단일 코어 수십만 동시 연결 처리 기술

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

웹 개발

대상자

고성능 웹 서버 개발자, 동시성 프로그래밍 초보자

난이도: 중급 (비동기 프로그래밍/ Tokio 프레임워크 이해 필요)

핵심 요약

• 이벤트 주도 아키텍처(Event-Driven Architecture)는 단일 코어에서 수십만 동시 연결 처리 가능
• Tokio 런타임을 기반으로 비동기 I/O(Asynchronous I/O)와 세마포어(Semaphore)를 활용한 연결 관리 구현
• ConnectionPermit 구조체를 통해 자원 경쟁 방지 및 연결 수명 관리 실현

섹션별 세부 요약

1. 전통적 스레드 모델 한계

• 스레드 생성 오버헤드와 맥락 전환(Context Switching) 비용으로 고 동시성 시스템에서 메모리 소모 및 성능 저하 발생
• 10,000 동시 연결 시 시스템 크래시 가능성 존재
• 예시: tokio::sync::Semaphore 활용한 세마포어 기반 연결 제한 구현

2. 이벤트 주도 아키텍처 원리

• 이벤트 루프(Event Loop)를 통해 단일/소수 스레드로 모든 I/O 이벤트 처리
• 비동기 I/O(Asynchronous I/O)로 블로킹 없이 동시 처리 가능
• 예시: hyperlane::*와 tokio::sync::mpsc를 활용한 이벤트 큐 처리

3. Tokio 기반 연결 관리 구현

• ConcurrentConnectionManager 구조체를 통해 연결 풀(Connection Pool) 관리
• 세마포어(Semaphore)로 최대 연결 수 제한(max_connections) 및 시간 초과(connection_timeout) 처리
• ConnectionPermit 구조체로 자원 해제(Drop 트리거) 및 통계 업데이트(stats) 기능 포함

결론

• Tokio 런타임 + 이벤트 주도 아키텍처를 통해 비동기 I/O 처리 가능
• 세마포어(Semaphore)와 RwLock 활용으로 자원 경쟁 방지
• ConnectionPermit 구조체를 통해 자원 해제 자동화 및 연결 통계 수집 가능
• 실무 적용 시 tokio::time::sleep과 serde_json 활용한 비동기 처리 시뮬레이션 권장