현대 웹 프레임워크가 상태 비저장(Statelessness)을 채택하는 이유

현대 웹 개발에서의 상태 비저장 필수성

웹 기술의 빠른 발전은 백엔드 시스템에 전례 없는 요구를 가하고 있습니다. 마이크로서비스 아키텍처부터 서버리스 함수까지, 환경은 더욱 분산되고 확장 가능하며 복원력 있는 애플리케이션을 향해 변화하고 있습니다. 이러한 역동적인 환경에서 기본적인 설계 원칙이 현대 백엔드 프레임워크의 초석으로 부상했습니다. 바로 상태 비저장(statelessness)입니다. 동시성과 높은 성능을 위해 설계된 Go 및 Node.js와 같은 언어의 프레임워크는 왜 이 패러다임을 열광적으로 채택했을까요? 그 답은 확장성, 안정성, 유지보수성에 대한 심오한 영향력 속에 있으며, 이는 오늘날 웹 애플리케이션이 기대하는 효율성과 응답성을 높입니다.

상태 비저장 및 그 이점 이해

현대 프레임워크가 상태 비저장을 선호하는 이유를 자세히 알아보기 전에, 웹 애플리케이션 맥락에서 상태 비저장이 무엇을 의미하며 핵심 이점은 무엇인지 명확히 합시다.

핵심 개념: 상태(State)와 상태 비저장(Statelessness)

**상태(State)**는 애플리케이션이 후속 요청을 올바르게 처리하기 위해 클라이언트 또는 특정 상호 작용에 대해 기억해야 하는 모든 데이터를 의미합니다. 예를 들어, 사용자의 로그인 상태, 쇼핑 카트의 항목, 다단계 양식의 현재 단계 등이 모두 상태의 형태입니다.

상태 저장(Stateful) 서버는 이 세션별 데이터를 유지합니다. 즉, 클라이언트의 후속 요청은 해당 상태를 보유하고 있는 동일한 서버 인스턴스로 다시 라우팅되어야 합니다. 이러한 긴밀한 결합은 확장 및 장애 허용을 훨씬 더 복잡하게 만듭니다.

반면에 상태 비저장(Stateless) 서버는 요청 간에 클라이언트별 데이터를 유지하지 않습니다. 클라이언트의 각 요청은 서버가 처리하는 데 필요한 모든 정보를 포함하는 독립적인 트랜잭션으로 취급됩니다. 서버는 요청을 처리하고 응답을 보내고 해당 상호 작용에 대한 모든 것을 잊습니다. 지속되어야 하는 상태는 데이터베이스, 캐시 또는 클라이언트와의 주고받기와 같이 외부에서 저장되어야 합니다.

상태 비저장의 힘: 확장성, 안정성 및 단순성

현대 웹 프레임워크에서 상태 비저장 설계를 선호하는 것은 몇 가지 중요한 이점에서 비롯됩니다.

확장성: 아마도 가장 중요한 이점일 것입니다. 상태 비저장 아키텍처에서는 모든 서버 인스턴스가 언제든지 모든 클라이언트 요청을 처리할 수 있습니다. 수요가 증가하면 세션 데이터를 마이그레이션하는 것에 대해 걱정할 필요 없이 로드 밸런서 뒤에 동일한 서버 인스턴스를 더 많이 추가(수평 확장)할 수 있습니다. 마찬가지로 서버에 장애가 발생하면 다른 인스턴스가 사용자 세션 정보 손실 없이 즉시 인수를 할 수 있습니다.
안정성 및 복원력: 상태 저장 서버가 충돌하면 해당 서버에 저장된 모든 세션 데이터가 손실되어 진행 중인 사용자 상호 작용이 중단될 수 있습니다. 상태 비저장 설정에서는 인스턴스에 장애가 발생하면 로드 밸런서가 단순히 건강한 인스턴스로 후속 요청을 지시할 수 있습니다. 세션 데이터가 손실되지 않으므로(외부에 있거나 요청에 포함되어 있으므로) 클라이언트는 종종 거의 또는 전혀 중단 없이 경험합니다.
로드 밸런싱의 단순성: 로드 밸런서는 요청이 "올바른" 서버에 도착하도록 보장하기 위해 상태 유지 세션이나 복잡한 라우팅 로직 없이 간단한 라운드 로빈 또는 최소 연결 알고리즘을 사용하여 사용 가능한 서버 인스턴스 간에 요청을 분산할 수 있습니다. 이는 인프라 관리를 크게 단순화합니다.
쉬운 개발 및 테스트: 상태 비저장 구성 요소는 이전 상호 작용의 부작용에 대한 걱정 없이 단일 요청 처리에 대한 논리에 집중할 수 있으므로 추론하고 테스트하기가 더 간단합니다.

실제 구현: 프레임워크가 상태 비저장을 달성하는 방법

Go 및 Node.js의 현대 프레임워크는 애플리케이션 수준에서 상태 비저장을 강제하지는 않지만, 그 설계 원칙과 일반적인 관행이 이를 강력하게 권장합니다. 상태 비저장 서비스를 직관적으로 구축하기 위한 도구와 패턴을 제공합니다.

Express를 사용하는 Node.js 또는 표준 net/http를 사용하는 Go의 간단한 REST API를 생각해 봅시다.

Node.js (Express 예제)

// server.js
const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;

app.use(express.json()); // JSON 요청 본문 구문 분석을 위한 미들웨어

// 상태 비저장 엔드포인트: 두 숫자를 더합니다.
app.post('/add', (req, res) => {
    const { num1, num2 } = req.body;

    if (typeof num1 !== 'number' || typeof num2 !== 'number') {
        return res.status(400).json({ error: 'Please provide two numbers.' });
    }

    const sum = num1 + num2;
    res.json({ result: sum });
});

// 상태가 외부에서 처리되는 방법 예시 (예: 인증을 위한 JWT)
app.get('/protected-data', (req, res) => {
    const token = req.headers.authorization; // 각 요청과 함께 전송되는 토큰

    // 실제 앱에서는 'jsonwebtoken'과 같은 라이브러리로 토큰을 검증합니다.
    if (!token || !token.startsWith('Bearer ')) {
        return res.status(401).json({ error: 'Authentication required' });
    }

    // 성공적인 토큰 유효성 검사 후 (이것은 일반적으로 디코딩 및 만료 확인 포함)
    // 서버는 세션 상태를 저장하지 않습니다. 토큰 자체에 사용자 정보가 포함됩니다.
    res.json({ message: 'This is sensitive data, access granted!', user: 'decoded_user_id' });
});

app.listen(port, () => {
    console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

이 Express 예제에서:

/add 엔드포인트는 순수하게 상태 비저장입니다. 요청 본문에서 입력을 받아 계산을 수행하고 응답을 반환합니다. 이전 덧셈에 대한 것은 기억하지 않습니다.
인증(protected-data)의 경우 클라이언트는 각 요청마다 JSON Web Token(JWT)을 보냅니다. 서버는 사용자를 인증하기 위해 토큰을 검증하지만 해당 사용자에 대한 인메모리 세션을 유지하지는 않습니다. 필요한 모든 사용자 정보는 토큰 자체에 인코딩됩니다(또는 토큰은 데이터베이스/캐시의 외부 상태를 가리키는 포인터로 사용됩니다).

Go (`net/http` 예제)

// main.go
package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
	"strconv" // URL 매개변수 또는 폼 데이터에서 숫자를 구문 분석하기 위해. 이 경우 단순성을 위해 json을 사용합니다.
)

// AddRequest는 /add 요청 본문의 구조를 나타냅니다.
type AddRequest struct {
	Num1 float64 `json:"num1"`
	Num2 float64 `json:"num2"`
}

// AddResponse는 /add 응답 본문의 구조를 나타냅니다.
type AddResponse struct {
	Result float64 `json:"result"`
}

// ErrorResponse 표준화된 오류 메시지용
type ErrorResponse struct {
	Error string `json:"error"`
}

// addHandler는 두 숫자를 더하는 상태 비저장 엔드포인트입니다.
func addHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.Method != http.MethodPost {
		http.Error(w, "Only POST method is allowed", http.StatusMethodNotAllowed)
		return
	}

	var req AddRequest
	err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&req)
	if err != nil {
		w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
		w.WriteHeader(http.StatusBadRequest)
		json.NewEncoder(w).Encode(ErrorResponse{Error: "Invalid request body"})
		return
	}

	resp := AddResponse{Result: req.Num1 + req.Num2}
	w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
	json.NewEncoder(w).Encode(resp)
}

// protectedDataHandler는 외부 상태 (예: JWT)에 대한 예시입니다.
func protectedDataHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	authHeader := r.Header.Get("Authorization")
	if authHeader == "" || !_isTokenValid(authHeader) { // 플레이스홀더 토큰 유효성 검사
		w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
		w.WriteHeader(http.StatusUnauthorized)
		json.NewEncoder(w).Encode(ErrorResponse{Error: "Authentication required or invalid token"})
		return
	}

	w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
	json.NewEncoder(w).Encode(map[string]string{"message": "This is sensitive data, access granted!", "user": "decoded_user_id"})
}

// _isTokenValid는 JWT 유효성 검사를 시뮬레이션합니다. 실제 앱에서는 JWT를 구문 분석하고 확인합니다.
func _isTokenValid(token string) bool {
	// 시연을 위해 "Bearer "로 시작하고 내용이 있는지 확인합니다.
	return len(token) > len("Bearer ") && token[:len("Bearer ")] == "Bearer "
}

func main() {
	http.HandleFunc("/add", addHandler)
	http.HandleFunc("/protected-data", protectedDataHandler)

	fmt.Println("Server starting on port 8080...")
	log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}

마찬가지로 Go에서는 addHandler가 상태 비저장입니다. protectedDataHandler는 각 요청과 함께 모든 필요한 인증 자격 증명(예: Authorization 헤더의 JWT)을 제공하도록 클라이언트에 의존합니다. 서버는 이 토큰을 검증하지만 세션을 저장하지는 않습니다.

외부 상태 관리의 역할

백엔드 서비스 자체는 상태 비저장으로 유지되지만, 클라이언트별 상태는 어딘가에서 관리되어야 합니다. 현대 아키텍처는 일반적으로 이를 위해 외부의 분산 시스템에 의존합니다.

데이터베이스 (SQL/NoSQL): 지속적인 애플리케이션 상태의 기본 스토리지입니다. 상태 비저장 서비스에 대한 모든 요청은 사용자별 데이터를 검색하거나 업데이트하기 위해 데이터베이스 쿼리를 포함할 수 있습니다.
분산 캐시 (Redis, Memcached): 세션 관리, 사용자 기본 설정 또는 자주 액세스하는 데이터를 사용하여 데이터베이스 부하를 줄이는 데 사용됩니다. 이러한 캐시는 일반적으로 고가용성이며 상태 비저장 서비스의 모든 인스턴스에서 액세스할 수 있습니다.
클라이언트측 스토리지 (쿠키, 로컬 스토리지, 세션 스토리지): 민감하지 않은 데이터 또는 임시 UI 상태용.
JSON Web Tokens (JWTs): 인증에 널리 사용되는 방법입니다. 토큰은 사용자 ID 및 권한을 캡슐화하며 서버에서 서명합니다. 클라이언트는 각 요청마다 이 토큰을 보내고 서버는 암호화 방식으로 검증하여 서버측 세션 저장소가 필요하지 않도록 합니다.

결론: 상태 비저장의 이점

Go 및 Node.js의 현대 웹 프레임워크는 우연이 아니라 필수적으로 상태 비저장 설계를 채택했습니다. 동시성과 성능에 대한 내재된 지원은 상태 비저장 패러다임의 비교할 수 없는 확장성, 복원력 및 운영 단순성을 제공하는 능력과 완벽하게 일치합니다. 상태 관리를 외부의 전문 시스템으로 오프로드하고 각 요청을 독립적인 트랜잭션으로 취급함으로써 개발 팀은 동시대 웹의 요구 사항을 원활하게 충족하는 보다 강력하고 효율적이며 유지보수 가능한 애플리케이션을 구축할 수 있습니다. 상태 비저장을 채택하는 것은 유연성과 성능을 우선시하는 분산형 클라우드 네이티브 아키텍처를 향한 지속적인 진화에 대한 증거입니다.