버텍스(Vert.x) 소개: 반응형(Reactive) 프로그램

참고 문서

• Eclipse: Vertx.io
• Eclipse: Vertx.io Introduction
• Eclipse: Vertx.io Documentation

이 문서의 내용

버텍스(Vert.x)란?

Eclipse Vert.x는 JVM 위에서 동작하는 반응형(Reactive) 애플리케이션 개발을 위한 프레임워크입니다.

Vert.x 프레임워크를 간략히 버텍스라고 부릅니다.

Reactive는 Work-load의 증감에 따라 확장 또는 축소가 가능하고, 장애 발생에 대해서 탄력적으로 대응 할 수 있는 구조를 의미합니다.

버텍스는 포괄적인 웹 스택(Web stack), 반응형 데이터베이스 드라이버(Reactive database drivers), 메시징(Messaging), 이벤트 스트림(Event streams), 클러스터링(Clustering), 매트릭스(Metrixs) 등의 기능을 지원하는 일종의 툴킷(Tool-kit)입니다.

폴리글랏 (Polyglot)	리소스 효율적 (Resource-efficient)	동시성 & 비동기 (Concurrent and asynchronous)	유연성 (Flexible)
Java를 기반으로 작성되었지만, Java, Groovy, Kotlin, Ruby, Python, Javascript 처럼 여러가지 언어를 사용하여 버텍스 애플리케이션을 구현 할 수 있습니다.	고전적인 Blocking I/O에 비해서 리소스를 훨씬 효율적으로 사용합니다. 그럼에도 불구하고 Vert.x는 싱글 스레드 프로그램을 개발하듯이 코드를 작성 할 수 있습니다.	Vert.x는 비동기 프로그램으로 구현합니다. API가 제공하는 Callback, Promise, Futures, Handler와 같은 간단한 기능을 사용하여 고성능의 비동기 프로그램을 작성 할 수 있습니다.	Vert.x의 정체성은 프레임워크가 아니라 툴킷입니다. 현재 애플리케이션 구조에 관계 없이 Vert.x의 필요한 모듈을 선택하여 애플리케이션의 기능을 확장 할 수 있는 유연성을 갖고 있습니다.

Eclipse Vert.x와 Reactive에 대해서

버텍스는 JVM 위에서 동작하는 반응형(Reactive) 애플리케이션을 구축하기 위한 툴킷입니다.

반응형 애플리케이션은 워크로드(Work-loads)가 증가함에 따라서 확장 가능하며, 장애가 발생했을 때 복원력이 뛰어납니다.

또한 시스템 리소스를 효율적으로 사용하고, 오류로부터 보호하기 위해 대기 시간을 제어하므로 반응성이 좋습니다.

https://vertx.io/introduction-to-vertx-and-reactive/

버텍스는 최신 애플리케이션 작성을 위해 필요한 대부분의 것을 갖춘 대규모 반응형 모듈입니다.

• 포괄적 웹 스택(Com­pre­hen­sive web stack)
• 반응형 데이터베이스 드라이버(Re­ac­tive data­base dri­vers)
• 메시징(Mes­sag­ing)
• 이벤트 스트림(Event streams)
• 클러스터링(Clustering)
• 매트릭스(Metrics)
• 분산 추적(Dis­trib­uted trac­ing)

동시성(Concurency)에 대한 해결

동시성에 대한 고전적인 방식은 스레드(Thread)의 사용입니다.

하나의 프로세스가 여러 개의 스레드를 구동하고, 각 스레드가 동시에 작업을 수행하면서 동일한 메모리 공간을 공유합니다.

버텍스를 사용하면 표면적으로 하나의 스레드에서 작업하는 것과 같습니다(실제로는 멀티 스레로 동작하지만, 이에 대한 고민을 최소화합니다).

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전통적인 멀티 스레드 방식에서 평균 워크로드를 상회하면 잦은 컨텍스트 스위칭(Context switching)으로 인해 커널에 이상이 생기게 됩니다. 

최신 커널에서는 우수한 스케줄링을 갖추고 있지만, 수 많은 연결이 필요한 서버에서 커널의 스케줄링에만 기댈 수는 없습니다.

스레드를 하나 만드는 데 몇 밀리세컨드가 걸리고, 약 1MB의 메모리를 사용하기 때문입니다.

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버텍스는 이벤트 루프(Event loop)를 사용하여 워크로드를 동시 다발적으로 처리합니다.

비동기 I/O(Asynchronous I/O)를 사용하면 더 적은 스레드를 사용하여 더 많은 연결을 동시 처리 할 수 있습니다.

I/O 작업이 필요하면 스레드를 차단(Blocking)하는 대신, 진행 할 준비가 되어있는 다른 작업(Task)으로 이동합니다.

그리고 작업이 완료되면 이전의 미뤄뒀던 작업을 재개합니다.

단, 이벤트 루프 내에서는 Blocking I/O 또는 처리에 오래 걸리는 코드를 실행하면 안됩니다.

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비동기 프로그래밍을 위해서는 일반적인 프로그래밍보다 더 많은 시간을 들여야합니다.

버텍스에서는 Promise와 Future 콜백 함수를 제공하여 비동기 연산을 위한 간단한 개발 방법을 제공합니다.

여러 가지 비동기 프로그래밍 모델:RxJava를 사용한 리액티브 프로그래밍 및 전통적인 방식에서는 Kotlin coroutines 역시 지원하므로, 개발 목적에 적합한 방식을 선택하여 사용합니다.

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실패-오류 처리로 부터 빠른 응답성 유지

장애 포인트는 모든 곳에서 발생 할 수 있습니다(데이터베이스가 다운되거나, 네트워크가 차단되거나 또는 의존 서비스로부터 응답이 오지 않는 등).

버텍스는 간단한 회로 차단기(Cicuit breaker)를 통해 대기 상태를 제어 할 수 있는 도구를 제공합니다.

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비동기 요청이 성사되었을 때 다음 프로세스를 진행하며, 비동기 요청 실패에 대한 실패 코드를 계단식으로 처리합니다.

이 모든 처리 역시 비동기 방식으로 동작합니다.

개발 커뮤니티 및 생태계

버텍스 스택은 End-to-End 리액티브 서비스 구축을 위한 모듈을 포함합니다.

효율적인 데이터베이스 처리, 이벤트 스트리밍과 메시징, 웹 소켓 등. Reactivers는 리액티브 개발을 위한 더 큰 커뮤니티입니다.

Vert.x Awesome 깃 리포지토리는 여러 프로젝트 진행을 위한 오픈 소스 커뮤니티입니다.

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정리 및 복습

• Eclipse Vert.x는 JVM 위에서 동작하는 반응형(Reactive) 애플리케이션 개발을 위한 프레임워크입니다.이벤트 루프 스레드를 통해 전달되는 작업(Task)를 빠르게 처리합니다.
• 작업들은 이벤트 루프 스레드에서 실행/완료 되기 위해 비동기로 콜백 됩니다.
• 비동기 프로그래밍을 위해 간단한 함수 등으로 모든 비동기 처리 코드가 추상화 되어 있습니다.
• 싱글 스레드에서 절차 지향 프로그램을 개발하듯 빠르게 프로젝트를 완성해 나갈 수 있습니다.
• 프론트 부터 시작해서 백앤드까지의 전반적인 웹 스택, 메시징과 이벤트 스트리밍, 데이터베이스와 레디스, 매트릭스 등 개발에 필요한 모듈을 제공합니다.