[내일배움캠프] 서비스 디스커버리, 로드 밸런싱, 서킷 브레이커, API 게이트웨이

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[내일배움캠프] 서비스 디스커버리, 로드 밸런싱, 서킷 브레이커, API 게이트웨이

munsik22 2026. 4. 13. 15:25

📚 목차

🧩 서비스 디스커버리란?

서비스 디스커버리

MSA에서 각 서비스의 위치를 동적으로 관리하고 찾아주는 기능
각 서비스는 등록 서버에 자신의 위치를 등록하고, 다른 서비스는 이를 조회하여 통신
주요 기능: 서비스 등록, 서비스 조회, 헬스 체크 등

Eureka

MSA에서 각 서비스의 위치를 동적으로 관리하는 넷플릭스의 서비스 디스커버리 서버
- 모든 서비스 인스턴스의 위치를 저장하는 중앙 저장소 역할
- 서비스 인스턴스의 상태를 주기적으로 확인하여 가용성을 보장
- 여러 인스턴스를 지원하여 고가용성을 유지할 수 있음
Eureka 서버: 서비스 레지스트리를 구성하는 중앙 서버
Eureka 클라이언트 설정: 각 서비스는 Eureka 서버에 자신을 등록해야 함
서비스 등록: 각 서비스 애플리케이션은 Eureka 서버에 자신의 위치를 등록함
서비스 디스커버리: 클라이언트 애플리케이션은 Eureka 서버에서 필요한 서비스의 위치를 조회함
헬스 체크
- Eureka 서버가 주기적으로 서비스 인스턴스의 상태를 확인하여 가용성을 유지
- 엔드포인트: /actuator/health
장애 처리
- 서비스 장애 시 Eureka 서버는 해당 인스턴스를 레지스트리에서 제거하여 다른 서비스의 접근을 차단

Eureka의 고가용성 구성

클러스터 구성
- Eureka 서버의 고가용성을 위해 여러 인스턴스를 구성할 수 있음
- 다중 인스턴스로 구성하여 고가용성을 유지하며, 각 인스턴스는 서로를 피어로 등록하여 상호 백업함
- Eureka 서버를 다중 인스턴스로 구성할 때 각 서버의 피어 설정을 통해 서로를 인식하고 백업할 수 있음

Eureka 실습하기

프로젝트 생성하기

프로젝트 열기: Gradle 프로젝트 열기로 3개의 프로젝트를 하나의 창에서 관리할 수 있다.

[server] EurekaApplication

@EnableEurekaServer // ← 추가
@SpringBootApplication
public class EurekaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
    }

}

[server] application.properties

spring.application.name=server

server.port=19090

eureka.client.register-with-eureka=false
eureka.client.fetch-registry=false
eureka.instance.hostname=localhost
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:19090/eureka/

[client.first] application.properties

spring.application.name=first

server.port=19091

eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:19090/eureka/

[client.second] application.properties

spring.application.name=second

server.port=19092

eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:19090/eureka/

🧩 로드밸런싱이란?

로드 밸런싱

정의: 네트워크 트래픽을 여러 서버로 분산시켜 서버의 부하를 줄이고, 시스템의 성능과 가용성을 높이는 기술
서버 간 트래픽을 고르게 분배하여 특정 서버에 부하가 집중되는 것을 방지함
종류: 클라이언트 사이드 로드 밸런싱, 서버 사이드 로드 밸런싱
- 클라이언트 사이드 로드 밸런싱: 클라이언트가 직접 여러 서버 중 하나를 선택하여 요청을 보내는 방식
- 클라이언트는 서버의 목록을 가지고 있으며, 이를 바탕으로 로드 밸런싱을 수행함

FeignClient

Spring Cloud에서 제공하는 HTTP 클라이언트로, 선언적으로 RESTful 웹 서비스를 호출할 수 있음
Eureka와 같은 서비스 디스커버리와 연동하여 동적으로 서비스 인스턴스를 조회하고 로드 밸런싱을 수행함
특징
- 선언적 HTTP 클라이언트: 인터페이스와 어노테이션을 사용하여 REST API를 호출할 수 있음
- Eureka 연동: Eureka와 통합하여 서비스 인스턴스 목록을 동적으로 조회하고 로드 밸런싱을 수행
- 자동 로드 밸런싱: Ribbon이 통합되어 있어 자동으로 로드 밸런싱을 수행

Ribbon

넷플릭스가 개발한 클라이언트 사이드 로드 밸런서로, 마이크로서비스 아키텍처에서 서비스 인스턴스 간의 부하를 분산시킴
다양한 로드 밸런싱 알고리즘을 지원하며, Eureka와 같은 서비스 디스커버리와 연동하여 사용함
특징
- 서버 리스트 제공자: Eureka 등으로부터 서비스 인스턴스 리스트를 제공받아 로드 밸런싱에 사용
- 로드 밸런싱 알고리즘: 라운드 로빈, 가중치 기반 등 다양한 로드 밸런싱 알고리즘 지원
- Failover: 요청 실패 시 다른 인스턴스로 자동 전환

FeignClient와 Ribbon 동작 원리

서비스 이름: @FeignClient(name = "my-service") 어노테이션은 Eureka에 등록된 서비스 이름을 참조함
서비스 인스턴스 조회: Eureka 서버에서 my-service라는 이름으로 등록된 서비스 인스턴스 목록을 조회함
로드 밸런싱: 조회된 서비스 인스턴스 목록 중 하나를 선택하여 요청을 보냄 (기본적으로 Ribbon을 사용)
요청 분배: 여러 서비스 인스턴스가 있을 경우, Round Robin 등의 로드 밸런싱 알고리즘을 사용하여 요청을 분배함

로드 밸런싱 알고리즘

라운드 로빈: 각 서버에 순차적으로 요청을 분배하는 방식으로, 간단하고 공평하게 트래픽을 분산시킴
가중치 기반 로드 밸런싱: 각 서버에 가중치를 부여하고 가중치에 비례하여 요청을 분배하는 방식으로, 서버의 성능이나 네트워크 상태에 따라 가중치를 조절함
최소 연결: 현재 연결된 클라이언트 수가 가장 적은 서버로 요청을 보내는 방식
응답 시간 기반: 서버의 응답 시간을 기준으로 가장 빠른 서버로 요청을 보내는 방식

로드 밸런싱 실습하기

프로젝트 생성하기

[product] ProductApplication

@EnableFeignClient // ← 추가
@SpringBootApplication
public class ProductApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(ProductApplication.class, args);
	}

}

[product] ProductController

@RestController
public class ProductController {

    @Value("${server.port}")
    private String port;

    @GetMapping("/product/{id}")
    public String getProduct(@PathVariable("id") String id) {
        return "Product " + id + "from port : " + port;
    }

}

[product] application.yml (application.properties는 삭제)

spring:
  application:
    name: product-service
server:
  port: 19092
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka/

여러 포트에서 같은 애플리케이션 실행하는 방법

포트 번호를 통해 로드밸런싱이 되고 있다는 것을 확인할 수 있다.

[order] OrderApplication: @EnableFeignClient 추가
[order] OrderController

@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class OrderController {

    private final OrderService orderService;

    @GetMapping("/order/{orderId}")
    public String getOrder(@PathVariable String orderId) {
        return orderService.getOrder(orderId);
    }

}

[order] OrderService

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class OrderService {

    private final ProductClient productClient;

    public String getProductInfo(String productId) {
        return productClient.getProduct(productId);
    }

    public String getOrder(String orderId) {
        if(orderId.equals("1") ){
            String productId = "2";
            String productInfo = getProductInfo(productId);
            return "Your order is " + orderId + " and " + productInfo;

        }
        return "Not exist order...";
    }
}

[order] ProductClient

@FeignClient(name = "product-service")
public interface ProductClient {
    @GetMapping("/product/{id}")
    String getProduct(@PathVariable("id") String id);
}

[order] application.yml

spring:
  application:
    name: order-service
server:
  port: 19091
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka/

🧩 서킷 브레이커란?

서킷 브레이커

마이크로서비스 간의 호출 실패를 감지하고 시스템의 전체적인 안정성을 유지하는 패턴
외부 서비스 호출 실패 시 빠른 실패를 통해 장애를 격리하고, 시스템의 다른 부분에 영향을 주지 않도록 함
상태 변화: Closed → Open → Half-Open
1. 클로즈드(Closed):
  - 모든 요청을 통과시킴 (기본 상태)
  - 이 상태에서 호출이 실패하면 실패 카운터가 증가함
  - 실패율이 설정된 임계값을 초과하면 서킷 브레이커가 오픈 상태로 전환됨
2. 오픈(Open):
  - 모든 요청을 즉시 실패로 처리함
  - 이 상태에서 요청이 실패하지 않고 바로 에러 응답을 반환함
  - 설정된 대기 시간이 지난 후 하프-오픈 상태로 전환됨
3. 하프-오픈(Half-Open):
  - 제한된 수의 요청을 허용하여 시스템이 정상 상태로 복구되었는지 확인함
  - 요청이 성공하면 서킷 브레이커는 클로즈드 상태로 전환됨
  - 요청이 다시 실패하면 서킷 브레이커는 다시 오픈 상태로 전환됨

Resilience4j

서비스 간의 호출 실패를 감지하고 시스템의 안정성을 유지하는 서킷 브레이커 라이브러리
다양한 서킷 브레이커 기능을 제공하며, 장애 격리 및 빠른 실패를 통해 복원력을 높임
특징
- 서킷 브레이커 상태: 클로즈드, 오픈, 하프-오픈 상태를 통해 호출 실패를 관리함
- Fallback: 호출 실패 시 대체 로직을 제공하여 시스템 안정성 확보
  - 시스템의 안정성을 높이고, 장애가 발생해도 사용자에게 일정한 응답을 제공 가능함
  - 장애가 다른 서비스에 전파되는 것을 방지함
- 모니터링: 서킷 브레이커 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 다양한 도구 제공

Resilience4j 실습하기

프로젝트 생성하기

build.gradle
- 강의 자료에는 spring-boot-starter-aop라고 명시되었지만 의존성 명칭이 변경되었다. (참고)

implementation 'io.github.resilience4j:resilience4j-spring-boot3:2.2.0'
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-aspectj'

Product

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Product {

    private String id;
    private String title;

}

ProductController

@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class ProductController {

    private final ProductService productService;


    @GetMapping("/product/{id}")
    public Product getProduct(@PathVariable("id") String id) {
        return productService.getProductDetails(id);
    }
}

ProductService

@Service
@RequiredArgsConstructor
public class ProductService {

    private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    private final CircuitBreakerRegistry circuitBreakerRegistry;

    @PostConstruct
    public void registerEventListener() {
        circuitBreakerRegistry.circuitBreaker("productService").getEventPublisher()
                .onStateTransition(event -> log.info("#######CircuitBreaker State Transition: {}", event)) // 상태 전환 이벤트 리스너
                .onFailureRateExceeded(event -> log.info("#######CircuitBreaker Failure Rate Exceeded: {}", event)) // 실패율 초과 이벤트 리스너
                .onCallNotPermitted(event -> log.info("#######CircuitBreaker Call Not Permitted: {}", event)) // 호출 차단 이벤트 리스너
                .onError(event -> log.info("#######CircuitBreaker Error: {}", event)); // 오류 발생 이벤트 리스너
    }


    @CircuitBreaker(name = "productService", fallbackMethod = "fallbackGetProductDetails")
    public Product getProductDetails(String productId) {
        log.info("###Fetching product details for productId: {}", productId);
        if ("111".equals(productId)) {
            log.warn("###Received empty body for productId: {}", productId);
            throw new RuntimeException("Empty response body");
        }
        return new Product(
                productId,
                "Sample Product"
        );
    }

    public Product fallbackGetProductDetails(String productId, Throwable t) {
        log.error("####Fallback triggered for productId: {} due to: {}", productId, t.getMessage());
        return new Product(
                productId,
                "Fallback Product"
        );
    }

}

application.yml
- slidingWindowType: COUNT_BASED → 최근 N번 호출 저장 / TIME_BASED → 최근 N초 호출 저장
- slowCallDurationThreshold: 60000ms(60초) 걸리면 느린 호출로 간주함
- slowCallRateThreshold: 느린 호출의 비율이 임계값(100%)을 초과하면 서킷 브레이커가 동작함
- failureRateThreshold: 실패율이 임계값(50%)을 초과하면 서킷 브레이커가 동작함
- waitDurationInOpenState: Open 상태에서 Half-Open 상태로 전환되기 전에 대기하는 시간

spring:
  application:
    name: sample

server:
  port: 19090

resilience4j:
  circuitbreaker:
    configs:
      default:
        registerHealthIndicator: true
        slidingWindowType: COUNT_BASED 
        slidingWindowSize: 5
        minimumNumberOfCalls: 5
        slowCallRateThreshold: 100
        slowCallDurationThreshold: 60000
        failureRateThreshold: 50
        permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3
        waitDurationInOpenState: 20s

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: prometheus
  prometheus:
    metrics:
      export:
        enabled: true

로그 보기

이벤트	설명	로그 출력
상태 전환 (Closed → Open)	연속된 실패로 인해 서킷 브레이커가 오픈 상태로 전환되면 발생	`CircuitBreaker State Transition: ...`
실패율 초과	설정된 실패율 임계치를 초과하면 발생	`CircuitBreaker Failure Rate Exceeded: ...`
호출 차단	서킷 브레이커가 오픈 상태일 때 호출이 차단되면 발생	`CircuitBreaker Call Not Permitted: ...`
오류 발생	서킷 브레이커 내부에서 호출이 실패하면 발생	`CircuitBreaker Error: ...`

이벤트	설명	로그 출력
메서드 호출	제품 정보를 얻기 위해 메서드를 호출	`###Fetching product details for productId: ...`
(성공 시) 서킷 브레이커 내부에서 호출 성공	메서드 호출이 성공하여 정상적인 응답을 반환
(실패 시) 서킷 브레이커 내부에서 호출 실패	메서드 호출이 실패하여 예외가 발생	`#######CircuitBreaker Error: ...`
(실패 시) 실패 횟수 증가	서킷 브레이커가 실패 횟수를 증가시킴
(실패율 초과 시) 실패율 초과	설정된 실패율 임계치를 초과하면 발생	`#######CircuitBreaker Failure Rate Exceeded: ...`
(실패율 초과 시) 상태 전환 (Closed -> Open)	연속된 실패로 인해 서킷 브레이커가 오픈 상태로 전환됨	`#######CircuitBreaker State Transition: Closed -> Open at ...`
(오픈 상태 시) 호출 차단	서킷 브레이커가 오픈 상태일 때 호출이 차단됨	`#######CircuitBreaker Call Not Permitted: ...`
(오픈 상태 시) 폴백 메서드 호출	메서드 호출이 차단될 경우 폴백 메서드 호출	`####Fallback triggered for productId: ... due to: ...`

프로메테우스 보기

🧩 API 게이트웨이란?

API 게이트웨이

클라이언트의 요청을 받아 백엔드 서비스로 라우팅하고, 다양한 부가 기능을 제공하는 중간 서버
클라이언트와 서비스 간의 단일 진입점 역할을 하며, 보안, 로깅, 모니터링, 요청 필터링 등을 처리함
주요 기능
- 라우팅: 클라이언트 요청을 적절한 서비스로 전달
- 인증 및 권한 부여: 요청의 인증 및 권한을 검증
- 로드 밸런싱: 여러 서비스 인스턴스 간의 부하 분산
- 모니터링 및 로깅: 요청 및 응답을 로깅하고 모니터링
- 요청 및 응답 변환: 요청과 응답을 변환하거나 필터링

Spring Cloud Gateway

클라이언트 요청을 적절한 서비스로 라우팅하고 다양한 필터링 기능을 제공함
Spring Cloud Netflix 패키지의 일부로 MSA에서 널리 사용됨
주요 특징
- 동적 라우팅: 요청의 URL 패턴에 따라 동적으로 라우팅
- 필터링: 요청 전후에 다양한 작업을 수행할 수 있는 필터 체인 제공
- 모니터링: 요청 로그 및 메트릭을 통해 서비스 상태 모니터링
- 보안: 요청의 인증 및 권한 검증

Spring Cloud Gateway 필터링

필터 종류
- Global Filter: 모든 요청에 대해 작동하는 필터
- Gateway Filter: 특정 라우트에만 적용되는 필터
필터 주요 객체
1. Mono
  - 리액티브 프로그래밍에서 0 또는 1개의 데이터를 비동기적으로 처리함
  - Mono<Void>는 아무 데이터도 반환하지 않음을 의미힘
2. ServerWebExchange
  - HTTP 요청과 응답을 캡슐화한 객체
  - exchange.getRequest()로 HTTP 요청을 가져오고 exchange.getResponse()로 HTTP 응답을 가져옴
3. GatewayFilterChain
  - 여러 필터를 체인처럼 연결함
  - chain.filter(exchange): 다음 필터로 요청을 전달함
필터 시점별 종류
1. Pre 필터
  - 요청이 처리되기 전에 실행됨
  - 요청을 가로채고 필요한 작업을 수행한 다음 체인의 다음 필터로 요청을 전달함
  - 추가적인 비동기 작업을 수행할 필요가 없기 때문에 then 메서드를 사용할 필요가 없음
2. Post 필터
  - 요청이 처리된 후 응답이 반환되기 전에 실행됨
  - 체인의 다음 필터가 완료된 후에 실행되어야 하는 추가적인 작업을 수행해야 함
  - chain.filter(exchange)를 호출하여 다음 필터를 실행한 후, then 메서드를 사용하여 응답이 완료된 후에 실행할 작업을 정의함

Spring Cloud Gateway 실습하기

[order] build.gradle: implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator' 추가
[order] OrderController

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {

    @GetMapping
    public String getOrder() {
        return "Order details";
    }
}

[order] application.yml

server:
  port: 19092

spring:
  application:
    name: order-service

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka/

[product] build.gradle: implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator' 추가
[product] application.yml

server:
  port: 19093

spring:
  application:
    name: product-service

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka

[gateway] 프로젝트 생성

[gateway] CustomPreFilter 생성

@Component
public class CustomPreFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(CustomPreFilter.class.getName());

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest response = exchange.getRequest();
        logger.info("Pre Filter: Request URI is " + response.getURI());
        return chain.filter(exchange);
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE;
    }
}

[gateway] CustomPostFilter 생성

@Component
public class CustomPostFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(CustomPostFilter.class.getName());

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain chain) {
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
            logger.info("Post Filter: Response status code is " + response.getStatusCode());
        }));
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
    }
}

[gateway] application.yml
- /order/** 경로로 들어오는 요청을 order-service라는 이름으로 로드 밸런싱된 서비스로 라우팅
- /product/** 경로로 들어오는 요청을 product-service라는 이름으로 로드 밸런싱된 서비스로 라우팅

server:
  port: 19091

spring:
  main:
    web-application-type: reactive
  application:
    name: gateway-service
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: order-service
          uri: lb://order-service
          predicates:
            - Path=/order/**
        - id: product-service
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Path=/product/**
      discovery:
        locator:
          enabled: true

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka/

[gateway] application.yml 수정
- Spring Cloud Gateway의 버전이 강의자료와 달라지면서 yml 설정도 아래처럼 변경해야 한다. (참고)
- server와 routes 사이에 webflux 필드를 추가한다.

server:
  port: 19091

spring:
  application:
    name: gateway-service
  cloud:
    gateway:
      server:
        webflux: # ← 추가
          routes:
            - id: order-service
              uri: lb://order-service
              predicates:
                - Path=/order/**
            - id: product-service
              uri: lb://product-service
              predicates:
                - Path=/product/**
          discovery:
            locator:
              enabled: true

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:19090/eureka/

[gateway] build.gradle 수정
- spring-boot-starter-web 의존성을 끄지 않으면 위 사진처럼 에러가 발생하며 실행에 실패한다.

dependencies {
	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator'
//	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-webmvc' // ← 삭제
	implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-gateway-server-webflux'
	implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-netflix-eureka-client'
	compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator-test'
//	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-webmvc-test' // ← 삭제
	testImplementation 'io.projectreactor:reactor-test'
	testCompileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	testRuntimeOnly 'org.junit.platform:junit-platform-launcher'
	testAnnotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
}

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🧩 서비스 디스커버리란?

서비스 디스커버리

Eureka

Eureka의 고가용성 구성

Eureka 실습하기

🧩 로드밸런싱이란?

로드 밸런싱

FeignClient

Ribbon

FeignClient와 Ribbon 동작 원리

로드 밸런싱 알고리즘

로드 밸런싱 실습하기

🧩 서킷 브레이커란?

서킷 브레이커

Resilience4j

Resilience4j 실습하기

🧩 API 게이트웨이란?

API 게이트웨이

Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway 필터링

Spring Cloud Gateway 실습하기

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🧩 서비스 디스커버리란?

서비스 디스커버리

Eureka

Eureka의 고가용성 구성

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🧩 로드밸런싱이란?

로드 밸런싱

FeignClient

Ribbon

FeignClient와 Ribbon 동작 원리

로드 밸런싱 알고리즘

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🧩 서킷 브레이커란?

서킷 브레이커

Resilience4j

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🧩 API 게이트웨이란?

API 게이트웨이

Spring Cloud Gateway

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