메시지 브로커: 현대적인 애플리케이션 통신의 핵심
오늘날, 애플리케이션의 복잡성은 나날이 증가하고 있습니다. 개발자들은 많은 시간과 자원을 소모하는 프로세스를 지속적으로 다뤄야 합니다. 특정 서비스 간의 데이터 전송과 대량의 정보 처리는 개발자들이 매일 마주하는 흔한 과제 중 일부일 뿐입니다. 다행히도 이러한 복잡성을 해결하기 위한 새로운 기술과 도구가 등장했으며, 메시지 브로커는 그중에서도 중요한 역할을 합니다.
메시지 브로커는 네트워크 내 다양한 솔루션들이 메시지를 교환하고 원활하게 통신할 수 있도록 돕습니다. 이 혁신적인 기술을 좀 더 자세히 알아보겠습니다.
메시지 브로커란 무엇인가?
메시지 브로커는 서비스와 애플리케이션이 메시지를 주고받으며 정보를 교환할 수 있도록 설계된 소프트웨어 도구입니다. 이는 클라우드 네이티브, 서버리스, 마이크로서비스 기반 및 하이브리드 클라우드 아키텍처를 지원하는 핵심적인 통합 메커니즘을 형성합니다.
메시지 브로커는 승인된 메시징 프로토콜 사이에서 메시지를 변환함으로써 이러한 기능을 수행합니다. 이를 통해 다양한 프로그래밍 언어로 작성된 서비스들이 상호 의존적인 관계 속에서도 즉각적으로 소통할 수 있습니다.
메시지 브로커의 작동 원리
메시지 브로커는 메시지를 안전하게 보관하고, 필요한 경로로 전달하며, 최종 수신자에게 올바르게 전달하는 역할을 합니다. 여러 애플리케이션 사이의 다리 역할을 수행하여, 메시지 발신자가 수신자의 위치나 상태에 대해 알 필요 없이 메시지를 전송할 수 있도록 합니다.
대부분의 메시지 브로커는 메시지 큐라는 요소를 활용하여 메시지를 안정적으로 저장하고 안전하게 전달합니다. 메시지 큐는 메시지를 처리할 수 있을 때까지 메시지를 보관하고 인덱싱합니다. 메시지는 전송된 순서대로 큐에 저장되며, 수신 확인이 이루어질 때까지 큐에 남아있게 됩니다.
메시지 브로커의 작동 방식을 더 잘 이해하기 위해 몇 가지 핵심 개념을 살펴 보겠습니다.
- 생산자(Producer): 메시지를 생성하여 메시지 브로커에 전달하는 인터페이스입니다.
- 소비자(Consumer): 메시지를 받아야 하는 엔티티로, 메시지 브로커에 데이터를 요청합니다. 때로는 구독자라고도 불립니다.
- 큐(Queue) 또는 토픽(Topic): 메시지 브로커가 메시지를 저장하는 데 사용하는 데이터 구조입니다. FIFO(선입선출) 방식으로 작동하는 컴퓨터의 폴더와 유사하게 생각할 수 있습니다.
- 익스체인지(Exchanger): 큐를 관리하고 소비자들이 메시지를 교환할 수 있도록 메시지 그룹을 생성하는 논리적 엔티티입니다.
메시지 브로커를 사용한 메시지 교환은 주로 두 가지 메시징 패턴에 기반합니다. 바로 점대점(Point-to-Point) 메시징과 발행/구독(Publish/Subscribe) 메시징입니다.
점대점 메시징: 이 모델은 메시지 큐를 사용하여, 각 메시지의 발신자와 수신자가 일대일로 연결되는 방식입니다. 큐에 있는 각 메시지는 한 번만 읽히고 하나의 수신자에게만 전달됩니다. 이러한 방식은 각 결제가 한 번만 처리되어야 하는 급여 관리나 금융 거래 처리와 같은 시나리오에 적합합니다. 소비자가 오프라인 상태인 경우, 메시지 브로커는 메시지를 큐에 저장했다가 나중에 전달합니다.
발행/구독 메시징: 이 모델에서 생산자는 메시지의 소비자가 누가 될지 정확히 알지 못합니다. 생산자는 토픽에 관련된 메시지를 전송하고, 해당 토픽을 구독한 모든 애플리케이션은 게시된 모든 메시지를 받습니다. 소비자-생산자 간에는 일대다 관계가 형성되며, 애플리케이션이 서로 종속되지 않는 이벤트 중심 시스템에서 주로 사용됩니다.
다음은 메시지 브로커를 이용한 메시지 전송의 라이프사이클입니다.
- 메시지를 하나 이상의 대상에 전송하는 것으로 시작됩니다.
- 메시지를 다른 형식으로 변환합니다.
- 메시지를 더 작은 부분으로 분할하여 소비자에게 전송한 후, 답변을 모아 단일 메시지로 변환하여 사용자에게 다시 보냅니다.
- 타사 저장소를 사용하여 메시지를 추가하거나 저장합니다.
- 웹 서비스를 사용하여 필요한 데이터를 가져옵니다.
- 메시지 전송 실패 또는 오류 발생 시 응답을 보냅니다.
- 발행-구독 패턴을 사용하여 콘텐츠와 토픽에 따라 메시지를 라우팅합니다.
메시지 브로커 사용의 이점
네트워크에서 메시지 브로커를 사용하면 다음과 같은 여러 이점이 있습니다.
- 생산자와 소비자는 상대방이 온라인 상태인지 여부에 상관없이 메시지를 교환할 수 있습니다. 메시지 브로커는 소비자가 활성화될 때마다 메시지를 전달합니다.
- 메시지 브로커는 모든 상황에서 메시지 전달을 보장하며, 확인 메커니즘을 통해 전달 결과를 생산자에게 보고하여 높은 수준의 신뢰성과 지속성을 제공합니다.
- 비동기 처리를 통해 시스템 리소스를 많이 사용하는 작업을 다른 프로세스에 위임하여 애플리케이션 속도를 향상시키고 사용자 경험을 개선합니다.
- 메시지 브로커는 전송 실패한 메시지를 다시 전송합니다. 재전송은 즉시 또는 특정 시점에 시도되며, 여러 번 시도 후에도 전달되지 않은 메시지는 생산자에게 다시 전달됩니다.
아래에는 최신 애플리케이션 간의 통신을 원활하게 하기 위해 선택할 수 있는 인기 있는 메시지 브로커들이 소개되어 있습니다.
멤피스 (Memphis)
멤피스는 인앱 스트리밍 사용 사례를 위해 특별히 개발된 오픈 소스 메시지 브로커입니다. 개발자는 몇 초 만에 데이터 기반 앱을 쉽게 배포하고 확장할 수 있습니다.
멤피스는 NATS 코어의 기능을 활용하여 자동 최적화, 스키마 관리, 인라인 처리 및 문제 해결 기능을 제공합니다. 이를 통해 사용자들은 다른 메시지 브로커에 비해 더 많은 이점을 누릴 수 있습니다.
이 커뮤니티 기반 메시지 브로커는 사용자 친화적인 인터페이스를 제공하며, 뛰어난 성능을 제공하도록 최적화되었습니다. 멤피스는 Node.JS, Go, Python, Typescript 및 NestJS용 CLI 및 SDK를 제공하여 개발자가 플랫폼에 메시지 브로커 기능을 통합할 수 있도록 지원합니다.
또한 처리되지 않은 메시지를 알리는 자동 메시지 재전송 기능과 배달 못한 편지 대기열 기능을 제공합니다.
멤피스의 주요 기능:
- Kubernetes 환경에서 실행되어 확장, 업그레이드, 재부팅 등을 위한 완벽한 하드웨어 추상화를 지원합니다.
- 모든 메시지의 데이터 흐름에 접근하여 사용하지 않은 메시지 문제를 쉽게 해결할 수 있습니다.
- 직관적인 UI와 CLI는 데이터 엔지니어가 실시간으로 오류를 해결하는 데 유용합니다.
- 고유한 스키마 관리 및 인라인 변환 기능을 포함합니다.
래빗MQ (RabbitMQ)
2007년에 출시된 래빗MQ는 전 세계 수천 명의 사용자들에게 널리 사용되는 최고의 메시지 브로커 중 하나입니다. Erlang 프로그래밍 언어로 작성된 이 메시지 브로커는 가볍고 클라우드 및 온프레미스 환경 모두에 설치할 수 있습니다.
래빗MQ는 안정적이고 직관적인 사용자 인터페이스를 통해 응용 프로그램에서 메시지를 쉽게 교환하고 메시지 브로커를 제어할 수 있도록 합니다. 이 강력한 메시지 브로커는 많은 개발 플랫폼과 호환되며 다양한 메시지 프로토콜을 지원합니다. 대규모 요구 사항을 충족하기 위해 분산 및 연합 구성으로 쉽게 배포할 수 있습니다.
래빗MQ는 상호 운용성이 뛰어나 여러 운영 체제, 클라우드 기반 플랫폼 및 개발자 도구에서 작동합니다. 주요 지원 언어로는 Java, .NET, PHP, Python, JavaScript, Ruby 및 Go 등이 있습니다. 다양한 기능을 갖추고 있으며, 다른 시스템과의 통합 및 상호 작용을 용이하게 하는 플러그인을 지원합니다.
오픈 소스 메시지 브로커인 래빗MQ는 완전 무료로 사용할 수 있으며, 별도의 상업용 릴리스도 구독료를 지불하고 사용할 수 있습니다.
아파치 카프카 (Apache Kafka)
다음으로, 다른 메시지 브로커보다 더 나은 처리량, 내장된 파티셔닝, 복제 및 내결함성을 제공하는 강력한 메시지 브로커인 아파치 카프카가 있습니다. 카프카는 TCP 프로토콜을 사용하여 클라이언트와 서버 간의 통신을 지원하는 분산 시스템 기술을 사용합니다.
빠른 성능을 보장하기 때문에 대규모 메시지 처리 응용 프로그램의 통신 요구 사항을 충족하는 데 이상적인 솔루션입니다.
아파치 카프카는 온프레미스 및 클라우드 기반 시스템 모두에 배포할 수 있으며, 베어메탈, 가상 머신 및 컨테이너에서 완벽하게 작동합니다. 일반적으로 처리 및 데이터 생산자를 분리하고, 배달되지 않은 메시지를 버퍼링해야 하는 경우, 그리고 유사한 시나리오에서 주로 사용됩니다.
이 오픈 소스 메시지 브로커는 웹 사이트 활동을 추적하고 광범위한 데이터를 저장하기 위해 개발되었습니다. 분산 및 내결함성 클러스터에 대용량 데이터를 저장하는 기능은 대규모 기술 회사에 적합한 선택입니다. 카프카 메시지 브로커는 빠른 운영 시나리오에 필요한 실시간 이벤트 스트리밍, 파이프라이닝 및 데이터 재생을 능숙하게 관리할 수 있습니다.
아파치 액티브MQ (Apache ActiveMQ)
Java를 기반으로 하는 아파치 액티브MQ는 오픈 소스 메시지 브로커로, 사용자를 대신하여 설정 및 유지 관리를 관리하여 작업 부담을 줄여줍니다.
업계에서 사용되는 모든 주요 표준 프로토콜을 지원하며, 널리 사용되는 AMQP 프로토콜을 사용하여 여러 플랫폼과 원활하게 통합할 수 있습니다.
마찬가지로 STOMP 프로토콜은 WebSocket을 통해 웹 애플리케이션 간의 메시지 교환을 용이하게 하고, MQTT 프로토콜은 IoT 장치 간의 메시지 교환을 지원합니다.
JavaScript, C, C++, Python, .Net 등 다양한 언어로 구축된 수많은 플랫폼 및 클라이언트와 호환됩니다.
메시지 그룹, 결합된 큐 및 클러스터링과 같은 고급 기능을 지원하며, 유연하고 다재다능하여 다양한 메시징 사용 사례에 빠르게 적용할 수 있습니다.
액티브MQ는 ‘클래식’ 브로커와 아르테미스(Artemis)라고 알려진 고급 버전의 두 가지 변형으로 제공됩니다.
클래식 액티브MQ는 무한한 플러그형 아키텍처를 기반으로 하며, 여러 세대의 메시징 앱과 호환됩니다. 반면에 아르테미스는 차세대 앱이 요구하는 고성능을 제공하기 위한 비차단 아키텍처를 갖추고 있습니다.
WSO2
WSO2는 분산 환경에서 메시지 중개 기능을 제공하기 위해 개발된 차세대 메시지 브로커입니다.
가볍고 사용하기 쉬운 이 메시지 브로커는 고가용성을 보장하고 클러스터 내 서버를 확장하여 단일 실패 지점의 가능성을 최소화하는 연속 가용성 모드를 제공합니다.
오픈 소스 기술은 여러 큐, 구독자 및 메시지를 효율적으로 관리하여 지속적인 메시징을 가능하게 합니다.
WSO2는 IoT 환경에서 엔터프라이즈 메시징 기능을 제공하는 경량 M2M 네트워크 프로토콜인 MQTT를 비롯한 여러 프로토콜을 지원합니다.
원격 장치를 브로커에 연결하여 초당 수만 개의 동시 이벤트를 생성할 수 있는 M2M(기계 간) 통신을 지원합니다. WSO2는 클러스터 배포에 단일 노드 실행 기능을 제공하는 유연한 배포 모델로 작동합니다.
WSO2의 주요 기능:
- JMS v1.0 및 v1.1 API 지원
- 일련의 표준을 준수합니다.
- AMQP(Advanced Message Queuing Protocol) v0.91 및 모든 QoS 수준과 유지 메시징에 대해 MQTT 프로토콜을 지원합니다.
- Java, .Net, C, C++, PHP, Ruby, Erlang 등 다양한 언어/플랫폼을 지원합니다.
제로MQ (ZeroMQ)
마지막으로, 실행되는 언어와 플랫폼에 관계없이 애플리케이션 간의 고속 연결을 제공하는 정교한 메시지 브로커인 제로MQ가 있습니다.
제로MQ는 메시징 라이브러리에 로드된 비동기 입출력 엔진으로 구성되며, 발신자와 수신자 간에 다대다 관계를 설정합니다.
프로세스 내부, 프로세스 간, TCP, 멀티캐스트, TIPC, IPC 및 UDP와 같은 수많은 전송 채널을 통해 메시지를 전송하며, WebSocket을 통해 애플리케이션 간 통신도 지원합니다.
제로MQ는 표준 분산 메시징 시스템에서 제공하는 모든 기능을 갖추고 있으며, pub-sub, 요청-응답, 작업 배포 및 팬아웃과 같은 다양한 패턴으로 배열될 수 있는 상호 연결 가능한 소켓을 통해 메시지를 전송합니다.
제로MQ는 다양한 사용 사례의 고유한 요구 사항을 충족하기 위해 고수준의 사용자 정의를 지원하며, 다양한 메시징 패턴과 언어 구현을 제공합니다.
C, C++, C#, Java, Python, Ruby 및 Perl과 같은 다양한 프로그래밍 언어와 호환됩니다.
제로MQ는 매우 빠르고 오픈 소스이며, 비동기 입출력 엔진에서도 뛰어난 성능을 발휘할 수 있도록 경량 메시징 라이브러리를 제공합니다.
결론
이제 시스템에 메시지 브로커를 배포하여 전체 통신 아키텍처를 크게 개선할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 시장에는 많은 신뢰할 수 있는 메시지 브로커 공급업체가 있으며, 이 글에서는 가장 인기 있는 몇 가지 메시지 브로커를 소개했습니다.
조직의 데이터 관리 요구 사항을 충족하고 앱 간에 메시지를 효율적으로 배포하는 데 도움이 될 수 있는 적합한 메시지 브로커를 선택할 수 있습니다.
또한 사용자와 메시지를 주고받기 위해 최적의 SMS API를 찾아볼 수도 있습니다.