웹 프레임워크란 무엇인가?핵심 과제: 동시성(Concurrency) 다루기각 프레임워크의 동시성 전략1. Python/Django - 멀티프로세스로 벽을 넘다2. Java/Spring - 검증된 멀티스레딩의 힘3. Node.js, FastAPI - 비동기 이벤트 루프의 혁신미래를 향한 진화: 새로운 패러다임결론: 어떤 모델이 최고일까?
인기 있는 서비스의 티켓팅이 시작되는 순간, 혹은 큰 이벤트가 발생했을 때 웹사이트가 마비되는 경험을 해본 적/이 있으신가요? 수많은 사용자가 동시에 몰려드는 순간, 서버는 보이지 않는 전쟁을 치릅니다. 이 전쟁에서 승리하기 위해 현대 웹 개발의 중심에 있는 웹 프레임워크들은 각자 다른 무기, 즉 '동시성 프로그래밍' 모델을 사용합니다.
이 글에서는 웹 개발의 든든한 뼈대인 웹 프레임워크가 무엇인지 간단히 알아보고, 가장 인기 있는 프레임워크인 Django, Spring, Node.js가 어떻게 수많은 요청을 동시에 처리하는지, 그들의 동시성 전략을 깊이 있게 파헤쳐 보겠습니다.
웹 프레임워크란 무엇인가?
웹 프레임워크는 웹 애플리케이션을 만들기 위한 '조립식 주택의 뼈대' 또는 **'밀키트'**와 같습니다. 웹 개발에 필요한 기본적인 구조와 필수 기능(사용자 인증, 데이터베이스 연동 등)을 미리 제공하여, 개발자가 비즈니스 로직에만 집중할 수 있도록 도와주는 도구 모음입니다.
- Django: 파이썬(Python) 기반으로, 빠른 개발 속도를 자랑합니다.
- Spring: 자바(Java) 기반으로, 안정성과 기능성을 중시하는 대규모 시스템에 적합합니다.
- Node.js: 그 자체는 자바스크립트 '런타임 환경'이지만, Express.js 같은 프레임워크와 함께 사용되어 웹 서버 개발의 한 축을 담당합니다.
핵심 과제: 동시성(Concurrency) 다루기
이 프레임워크들이 풀어야 할 가장 큰 숙제는 바로 **동시성(Concurrency)**입니다. 동시성이란 한 번에 여러 작업을 '다루는' 능력입니다. 흔히 '병렬성(Parallelism)'과 혼동되지만 둘은 미묘한 차이가 있습니다.
- 동시성 (Concurrency) 🤹: 한 명의 저글러가 여러 개의 공을 공중에 띄우는 것과 같습니다. 어떤 순간에는 하나의 공만 만지지만, 전체적으로는 모든 공을 동시에 다루고 있죠. I/O 대기 시간을 활용해 하나의 코어로도 여러 작업을 처리할 수 있습니다.
- 병렬성 (Parallelism) 👨🍳👨🍳: 여러 명의 저글러가 각자 저글링을 하는 것입니다. 여러 CPU 코어에서 물리적으로 여러 작업이 '진짜 동시에' 실행되는 것을 의미합니다.
웹 서버의 작업 대부분은 데이터베이스 조회를 기다리는 I/O 작업입니다. 이 '기다리는 시간'을 어떻게 효율적으로 활용하느냐가 동시성 모델의 핵심이며, 각 프레임워크는 이 문제에 대해 각기 다른 해답을 내놓았습니다.
각 프레임워크의 동시성 전략
1. Python/Django - 멀티프로세스로 벽을 넘다
파이썬에는 **GIL(전역 인터프리터 잠금)**이라는 제약이 있어, 한 프로세스 내에서는 여러 스레드가 있어도 동시에 단 하나의 스레드만 실행될 수 있습니다. 이 한계를 극복하기 위해 Django는 Gunicorn 같은 WSGI 서버와 함께 멀티프로세스 방식을 사용합니다.
- 전략: '독립된 가게(프로세스) 여러 개를 차리는 것'과 같습니다. 각 프로세스는 완전히 독립된 메모리와 실행 환경을 가지므로 GIL의 영향을 받지 않고 여러 CPU 코어를 활용해 병렬로 요청을 처리합니다.
- 장점: 한 프로세스에 문제가 생겨도 다른 프로세스에 영향을 주지 않아 안정적이며, 진정한 병렬 처리가 가능합니다.
- 단점: 프로세스마다 메모리를 독립적으로 차지해 자원 소모가 크고, 프로세스 간 데이터 공유가 어렵습니다.
도커가 더 좋다 → 대승적으로, 결론적으로 → 디버깅이나 메모리 이빅션? scale out등 상황을 겪음 → python 계열이 GIL의 한계를 극복하기 위해 프로세스를 여러개 만듦(worker) → 이 워커가 생각보다 견고하지가 않다… → 픽하면 죽음 → fastapi document에 써있음 → worker 늘이지말고 단일워커로 scale out 하세요 → 못하는 이유 → throughput은 줄어든다 → 서비스의 안정성은 훨씬 높고, 장애 가시성도 높다
2. Java/Spring - 검증된 멀티스레딩의 힘
자바는 GIL 같은 제약이 없고 강력한 멀티스레딩을 지원합니다. 전통적인 Spring MVC는 '요청 당 스레드(Thread-per-request)' 모델을 사용합니다.
- 전략: '하나의 큰 가게에 여러 직원(스레드)을 두는 것'과 같습니다. 요청이 들어올 때마다 미리 만들어 둔 스레드 풀에서 스레드 하나를 할당해 처리합니다. 모든 스레드는 가게의 자원(메모리)을 공유합니다.
- 장점: 프로세스보다 훨씬 가벼운 스레드를 사용하므로 메모리가 효율적이고, 데이터 공유가 쉽습니다.
- 단점: 스레드 수가 많아지면 '컨텍스트 스위칭' 비용이 증가하고, 여러 스레드가 공유 자원에 동시에 접근할 때 동기화 문제가 발생할 수 있습니다.
3. Node.js, FastAPI - 비동기 이벤트 루프의 혁신
Node.js는 앞선 두 방식과 전혀 다른 접근법을 취합니다. 바로 싱글 스레드 기반의 이벤트 드리븐(Event-Driven)모델입니다.
- 전략: '혼자 일하는 엘리트 셰프'에 비유할 수 있습니다. 모든 요청을 단 하나의 스레드로 받되, 데이터베이스 조회 같은 오래 걸리는 I/O 작업을 만나면 즉시 다른 곳에 위임하고 다른 요청을 처리합니다. 작업이 완료되면 '이벤트'가 발생해 결과를 받아 처리합니다.
- 장점: I/O 작업 시 CPU가 노는 시간을 없애 적은 자원으로 엄청난 수의 동시 요청을 처리할 수 있습니다. 실시간 채팅, 스트리밍 서비스에 특히 강합니다.
- 단점: CPU를 많이 사용하는 작업이 들어오면 전체 시스템이 멈추는 '블로킹'이 발생할 수 있고, 비동기 콜백 구조로 인해 코드가 복잡해질 수 있습니다.
미래를 향한 진화: 새로운 패러다임
동시성 처리 기술은 지금도 계속 발전하고 있습니다.
- Python의 비동기: 전통적인 방식의 한계를 넘어, FastAPI 같은 프레임워크들은 ASGI 표준을 기반으로 Node.js와 같은 완벽한 비동기 이벤트 기반 모델을 구현하여 폭발적인 인기를 얻고 있습니다.
- Java의 가상 스레드: Java는 '가상 스레드(Virtual Threads)'라는 혁신을 선보였습니다. 개발자는 기존의 쉬운 멀티스레드 방식으로 코드를 작성해도, 내부적으로는 이벤트 기반처럼 동작하여 수백만 개의 동시 요청을 가볍게 처리할 수 있게 되었습니다.
결론: 어떤 모델이 최고일까?
모델 | 비유 | 장점 | 단점 |
멀티프로세스 | 독립 가게 여러 개 | 안정성, 병렬 처리 | 높은 메모리 사용량 |
멀티스레드 | 큰 가게와 여러 직원 | 자원 효율, 쉬운 데이터 공유 | 컨텍스트 스위칭 비용 |
이벤트 드리븐 | 엘리트 셰프 1명 | 압도적인 I/O 처리량 | CPU 집약 작업에 취약 |
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'최고의' 동시성 모델은 없습니다. '상황에 가장 적합한' 모델이 있을 뿐입니다. 개발하려는 서비스의 특성, 예상 트래픽, 팀의 기술 역량을 종합적으로 고려하여 올바른 아키텍처를 선택하는 것이 중요합니다.
보이지 않는 곳에서 벌어지는 이 치열한 '동시성 처리'의 세계를 이해한다면, 우리가 더 안정적이고 뛰어난 웹 서비스를 만드는 데 큰 도움이 될 것입니다.