배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계
문제와 목표 정의 — 배치 파이프라인에서 지켜야 할 핵심 요소
배치 파이프라인 장애의 영향은 정확성, 가용성, 비용의 세 축으로 나뉜다. 이들 각각은 설계 선택과 운영 방침에 직접적인 영향을 주므로, 목표를 분명히 설정해야 한다.
- 정확성: 데이터 손실, 중복, 순서 훼손은 결과의 신뢰도를 떨어뜨리고 다운스트림 오류를 유발한다. 검증과 재처리에 드는 비용이 늘어나고 복구 절차가 복잡해진다.
- 가용성: 작업 지연이나 중단은 SLA 위반으로 이어지며, 전체 파이프라인에 백프레셔를 발생시켜 다른 처리 단계의 불안정을 초래할 수 있다.
- 비용: 무제한 재시도나 비효율적 리소스 사용, 불필요한 재처리는 클라우드 비용과 운영 부담을 키운다. 비용 관리는 설계 단계에서부터 고려해야 할 핵심 항목이다.
이를 바탕으로 설계 목표를 다음과 같이 정리할 수 있다.
- 신뢰성: 실패를 국소화(파티셔닝·작업 단위)하고 원자성을 유지한다. 재시도 한도와 데드레터 처리로 일관성을 확보해야 한다. 예를 들어, 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계를 통해 문제 전파를 막고 복구 경로를 명확히 한다.
- 지연: 지연 예산을 정하고 우선순위를 배정한다. 적절한 백오프와 배치 크기 조절로 SLA를 충족시키고, 필요한 경우 지연-비용 트레이드오프를 명확히 한다.
- 운영성: 로그·메트릭·트레이스 기반의 가시성을 확보하라. 경보와 플레이북을 준비하고 자동화된 재시도 및 복구 절차로 운영 부담을 줄인다. 실무 체크리스트 예시: 로그 수집 설정, 경보 임계값 정의, 플레이북 작성, 자동 재시도 정책 적용.
장애 유형과 경계 설정 — 시스템 vs 아이템 수준 격리
배치 처리 파이프라인 장애는 일시적인 네트워크 지연이나 타임아웃 같은 트랜지언트와, 데이터 손상·스키마 불일치 같은 퍼시스턴트로 나뉩니다. 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계에서는 먼저 문제가 개별 아이템에 한정된 것인지, 아니면 시스템 전체에 영향을 미치는지 판단해 그에 맞는 대응을 적용해야 합니다.
아이템 수준에서는 재시도(예: 지수적 백오프), DLQ(포이즌 큐), 그리고 아이덤포턴시로 결함 레코드만 격리하고 선택적으로 재처리합니다. 반면 시스템 수준 장애는 서킷브레이커, 백프레셔, 잡 재스케줄링, 리소스 쿼터 등으로 영향 범위를 제한해야 합니다. 이렇게 하면 전체 서비스 가용성에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
실행 전략
- 의존성 실패: 페일오버 엔드포인트와 캐시를 활용하고, 타임박스 검증을 도입해 파급을 억제합니다.
- 멀티테넌시: 테넌트별 큐·파티셔닝과 쿼터를 적용하고, 필요하면 네임스페이스나 클러스터를 분리합니다.
- 관찰성·정책: 경계별 SLI/SLO를 정의하고 자동 장애 분류를 거쳐 적절한 재시도·격리 경로로 라우팅합니다. 실무 체크리스트 예: SLI 정의 → 경보 임계치 설정 → 자동 분류 규칙 작성 → 재시도/격리 정책 연결.
재시도 전략과 보장 모델 — 언제, 얼마나, 어떻게 재시도할 것인가
재시도 전략은 보장 모델과 메시지의 아이덴포턴시 특성에 맞춰 결정해야 한다. at-least-once는 중복을 허용하므로 아이덴포턴시 보장이나 중복 제거 로직을 도입해야 하고, at-most-once는 중복 방지를 우선해 재시도를 최소화한다. 트랜잭셔널 설계는 원자성으로 중복과 누락 문제를 근본적으로 해소한다. 강한 일관성이 필요하면 트랜잭셔널을 선택하고, 가용성이나 처리량을 우선한다면 at-least-once가 적절하다. 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계 관점에서도 이 원칙을 적용해 우선순위를 정하는 것이 실무에서 유용하다. 실무 체크리스트: 메시지의 아이덴포턴시 여부, 허용 가능한 중복 수준, 시스템 가용성 요구사항, 그리고 실패 복구 목표(SLO)를 기준으로 정책을 결정하라.
- 백오프·지터: 지수 백오프에 랜덤 지터를 결합해 재시도가 동시에 몰리는 현상을 완화한다.
- 재시도 예산: 전역·테넌트·작업 단위로 최대 횟수와 시간 예산을 설정해 무한 재시도를 방지한다.
- 큐 기반 제어: 인입 큐 길이와 처리율을 기준으로 재시도를 페이싱하고, 영구 실패는 DLQ로 격리한다. 서킷 브레이커는 시스템 과부하를 예방한다.
- 모니터링: 재시도 성공률, 재시도율, 큐 깊이 같은 지표를 관찰해 정책과 임계값을 조정한다.
멱등성(idempotency)과 부작용 방어 설계
배치 작업의 재시도와 장애 격리를 위해서는 중복 방지 키와 멱등성 설계가 필수적이다. 각 작업(또는 레코드)에 고유한 idempotency key를 부여해 Redis나 DB의 dedup 테이블에 저장하고, TTL로 유효 기간을 관리하면 중복 실행을 판별할 수 있다. 작업 상태(in-progress, done, failed)를 함께 기록하면 재시도 시 안전하게 분기 처리를 할 수 있다. 이 같은 접근은 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계에서 특히 유용하다.
- 멱등 연산: 상태 전이를 명확하고 단방향으로 설계(예: created→processed→archived). 동일 요청을 다시 적용해도 부작용이 생기지 않도록 한다.
- 원자성·업서트: DB 업서트(INSERT ... ON CONFLICT / upsert)나 compare-and-swap을 활용해 상태 변경을 한 번의 원자적 작업으로만 허용한다. 이렇게 중복 실행의 효과를 막을 수 있다.
- 락 패턴: 낙관적 버전 체크나 행 레벨·어드바이저리 락으로 동시성 경쟁을 제어한다. 외부 호출은 outbox 패턴으로 분리해 트랜잭션 범위 밖에서 수행하라. 실무 체크리스트 예시: idempotency key 규칙, TTL 정책, 실패 상태 처리 흐름, outbox 전송 보장 여부를 점검한다.
포이즌(문제) 항목 처리와 데드레터 워크플로
DLQ 정책은 재시도 횟수(N), 지수 백오프, 오류 분류(검증·외부 의존·데이터 불일치)에 따라 항목을 분리해 보관하고, TTL과 보존 정책을 적용합니다. 동일 항목은 idempotency 키로 중복을 방지하며, 포이즌 판단 조건(동일 오류의 반복, 페이로드 유효성 실패 등)을 명확히 규정합니다. 이러한 접근은 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계에서 핵심 역할을 합니다.
- 격리: 실패 항목은 별도 큐로 즉시 라우팅해 정상 파이프라인에 미치는 영향을 최소화합니다.
- 자동 흐름: 경미한 오류는 지수 백오프 후 자동 재시도하거나 보상 트랜잭션으로 회복합니다.
- 수동 검토·보상: 심각하거나 데이터가 손상된 항목은 검토 대기로 남겨 운영자 UI에서 수동 수정, 재인게스트 또는 보상 트랜잭션을 수행합니다.
- 에스컬레이션: SLA 기준 알림과 자동 티켓 생성으로 소유자·온콜 팀에 통지하고, 동일 오류가 반복되면 소스 롤백이나 피처 플래그로 차단합니다.
- 운영적 고려: 감사 로그와 버전 관리된 재처리 스크립트를 보관하고, 재생 전에는 시뮬레이션·샌드박스에서 검증합니다. 체크리스트(예): 재처리 대상 식별 → 샌드박스 재생 → 결과 검증 → 프로덕션 재처리.
오케스트레이션·리소스 격리와 관찰성·운영 준비
배치 파이프라인의 안정성은 작업 스케줄러와 큐 토폴로지에서 출발합니다. 스케줄러는 Job 단위 재시도 정책, 우선순위 큐, 지연 큐(DLQ)를 분명히 정의해야 합니다. 큐 토폴로지는 소비자 스케일링과 파티셔닝(토픽/파티션별 리소스 한계)을 반영해 설계해야 합니다. 리소스 격리는 네임스페이스·전용 노드풀·cgroup 또는 컨테이너 리소스 요청을 통해 IO·CPU·메모리 간섭을 줄이고, 우선순위 기반 선점이나 QoS 정책으로 핵심 작업을 보호합니다. 이런 요소들이 모여 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계의 기초를 이룹니다.
- 서킷브레이커·레이트리미팅: 외부 API나 데이터베이스 실패 시 서킷브레이커로 호출을 차단하고, 큐 소비자에 레이트리미터를 적용해 자연스러운 백프레셔를 유도합니다.
- 메트릭·로그: 작업 지연 시간, 재시도 횟수, DLQ 비율, 리소스 사용률 등을 지표화하고 분산 트레이싱으로 작업 흐름을 추적합니다.
- 운영 준비: 런북에 복구 절차와 우선순위를 명시하고 알람 임계값과 롤백 기준을 정의합니다. 정기적인 혼돈실험으로 실패 모드를 검증하세요. 체크리스트 예) 복구 순서, 책임자 연락처, 핵심 지표(지연·DLQ) 임계값을 문서화하고 주기적으로 점검.
경험에서 배운 점
설계에서 장애 격리 전략과 재시도 정책을 명확히 하지 않으면 배치 파이프라인 전체가 멈춥니다. 핵심은 실패를 가능한 한 작은 단위로 격리하고, 재처리에 따른 부작용은 없도록 설계하는 것입니다. 이를 위해 레코드나 소규모 청크 단위의 체크포인트와 idempotency 키를 마련하세요. 장기 잠금이나 전역 트랜잭션에 의존하지 않도록 배치 크기와 타임아웃은 현실적으로 제한해야 합니다. 이러한 원칙은 배치 처리 파이프라인의 장애 격리와 재시도 설계 관점에서 특히 중요합니다.
현장에서 자주 하는 실수는 모든 오류를 전체 배치 재시도로 처리하는 것입니다. 재시도 정책을 전역에 일괄 적용해 정상 데이터까지 반복 처리하게 만드는 경우도 흔합니다. 예방책으로 권하는 방법은 다음과 같습니다. 1) 재시도 정책을 네트워크·외부 종속·비즈니스 등 계층별로 구분한다. 2) 재시도 횟수와 백오프, 지터를 제한해 폭주를 막는다. 3) 영구 실패는 DLQ(또는 poison queue)로 분리해 사람이나 자동화가 검토하도록 한다. 가시성을 확보해 어떤 레코드가 왜 실패했는지 빠르게 파악할 수 있어야 재발을 줄일 수 있습니다.
실무 체크리스트(검증 항목):
- idempotency: 재처리해도 안전하도록(고유 키, upsert, 중복 제거 로직 등)
- 격리 단위 정의: 레코드별·청크별 재시도 및 체크포인트 기준을 명확히
- DLQ/poison 처리: 영구 실패를 별도 큐로 분리하고 처리 절차를 문서화
- 재시도 정책: 계층별 재시도 횟수, 백오프·지터·타임아웃을 중앙에서 표준화
- 서킷브레이커·스로틀링: 외부 종속성 장애 시 전체 배치 정지를 방지
- 모니터링·알림: 실패율·재시도율·DLQ 증가를 지표로 자동 알림 설정
- 체크포인트·재생 도구: 중단 지점부터 재개 가능한 영속 체크포인트와 재생 절차 마련
- 배치 크기·리소스 한계 테스트: 대량 실패 시 영향 범위를 검증
- 스키마·계약 호환성: 입력·출력 스키마 변경에 대한 롤백 및 호환 전략
- 운영 매뉴얼: 복구 절차, 책임자, DLQ 검토 주기 등 실제 대응 시나리오 문서화
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