컬럼: 전환기의 미들웨어

사보에 실었던 컬럼(2012년 4월호)을 블로그로 포스팅합니다.

한계가 컸던 웹서비스

지난 10여년간 컴퓨팅 패러다임을 바꿀 것으로 기대했던 흐름 중 하나는 웹서비스였다. 1998년 마이크로소프트 사에서 정의한 SOAP (Simple Object Access Protocol) 스펙에 기원을 둔 웹서비스는 마이크로소프트, IBM, BEA(지금은 Oracle에 인수됨) 3사의 엄청난 지원에 힘입어 국제 표준으로 자리잡았으며, 플랫폼과 프로그래밍 언어에 독립적인 XML의 장점과 원격 프로세스 호출(RPC) 아키텍처를 결합한 서비스 중심 아키텍처(SOA)라는 IT 패러다임을 만들었다.

하지만 웹서비스는 기대했던만큼 혁신적인 변화를 가져오지 못했다.

기업은 웹서비스 도입을 꺼려했고, 컨설팅 주도로 부풀려진 SOA 아키텍처는 기대했던 유연성과 확장성을 가져오지 못했다.

오히려 성능 저하, 처리 능력 저하, 하드웨어 비용 증가의 문제를 일으켰다.

웹서비스의 실패와 이에 따른 SOA 기피 현상은 기업 주도로 만들어진 인위적인 새로운 흐름의 문제점을 보여주었다.

가장 큰 문제는 CPU 과다 사용이었는데 XML 자체의 파싱 오버헤드도 있었지만 SOAP 규격이 정의한 Enveloping 오버헤드 문제, XML namespace 규격의 불필요한 prefix 오버헤드 문제 등 표준 규격 진행 과정에서 성능을 고려하지 않은 부분들이 스스로의 한계를 규정하고 말았다고 볼 수 있다.

클라우드 컴퓨팅

뜬구름 같은 이야기, 클라우드 컴퓨팅은 웹서비스의 한계를 여러 측면에서 반성하면서 탄성 있는 확장성과 관리 비용 절감 등을 내세우며 아마존, 구글과 같은 웹 중심 기술 기업에서 구현하여 제시하고 있는 새로운 컴퓨팅 스택이다.

클라우드 컴퓨팅은 컴퓨팅 리소스의 위치에 따라 public cloud와 private cloud로 구분할 수 있다. Public cloud의 영역에서는 주로 일반인 대상의 서비스들을 제공하는 기업들이 이미 많이 활용하고 있다. 특정 기업의 컴퓨팅 구현을 위해 기업 내부에 구축하는 클라우드인 private cloud는 아직 도입을 검토하는 단계로 적극적으로 도입하기에는 장점이 아직 뚜렷하지 않다.

미들웨어, 프레임웍, 언어

흔히 국내에서 WAS(Web Application Server)라고 부르는  Java EE 호환 애플리케이션 서버는 웹 서버, 원격 프로세스 호출, 메시징, 트랜잭션 서비스 등의 기능을 갖춘 미들웨어이다.

미들웨어는 복잡한 트랜잭션 기능이나 분산 환경 처리를 프로그램 개발자가 알 필요가 없도록 대신 처리를 해주며, 이에 따라 개발자는 미들웨어가 제공하는 프로그래밍 모델에 따라 비즈니스 로직에 집중하여 개발하면 된다. 즉, 복잡도가 높은 부분을 별도 계층으로 분리하여 개발 비용을 낮추고 또 안정성을 높이는 솔루션이다.

개발자가 감당해야 할 프로그래밍 복잡도를 낮추기 위해서 복잡도가 높은 계층을 대신 수행해주는 미들웨어 외에도 모듈 구성 및 관리를 쉽게 해주고 개발 생산성을 향상시켜주는 역할을 하는 요소로 프레임웍과 프로그래밍 언어를 들 수 있다.

프레임웍은 미들웨어의 한 종류이면서 주로 프로그래밍 모델을 개선하고 미리 준비된 패턴을 제공함으로써 개발자가 비즈니스 로직 외의 부분들 즉, 데이터베이스나 컴퓨팅 리소스 처리 부분까지 감춰주는 기능을 제공한다.

프로그래밍 언어 역시 좀더 개발자가 의도하는 부분을 간결하게 표현할 수 있는 방향으로 발전하고 있으며, 여러 가지 함수형 언어(functional language)가 등장하여 10여년간 최고의 대중적인 언어 자리를 지켜왔던 자바를 위협하고 있으며, 자바도 언어의 간결성을 개선하고 함수형 언어나 스크립트 언어의 장점들을 받아들이는 방향으로 변화하고 있다.

확장성 (scalability)이 변화의 핵심 화두

애플사의 iPhone 등장 이후 폭발적으로 스마트폰이 보급되고 있으며, 점점 더 많은 기기들이 컴퓨팅 능력을 갖추면서 다양한 IT 서비스의 소비 기기가 되고 있다. 스마트폰 대중화 이전 시점과 비교하면 추후 5년 이내에 최소 열 배의 클라이언트들이 IT 서비스를 더 이용하게 될 것이라고 볼 수 있다.

휴대성이 좋은 기기들은 IT 서비스 접속 가능 시간도 기존의 데스크탑에 비해 훨씬 자주 접속할 수 있게 된다. 유통되는 정보의 양도 접속 시간과 접속 기기의 증가에 따라 훨씬 더 늘어나게 될 것이다.

현재에 비해 유통되는 정보의 양도 최소 열배 정도 늘어난다고 예측할 수 있다. 즉, 제공해야 할 서비스가 열배 정도 늘어난다고 예측할 수 있다.

그렇다면 미들웨어가 감당해야 할 트랜잭션의 양은 접속점 10배, 서비스 10배의 용량을 제공해야 하므로 같은 시간 내 약 100배 정도 늘어날 것이라고 어림잡을 수 있다.

CPU 등 하드웨어 기술의 발전으로 향후 5년 내에 약 5배 정도의 용량 개선을 기대할 수 있다고 보면 미들웨어가 지금 시점에서보다 최소 20배 정도의 용량을 더 처리할 수 있는 아키텍처를 제공해야 하는 셈이다.

다시 말하자면 지금 active/active 방식의 2대 서버로 제공하는 서비스들 중 일반 모바일 기기에까지 노출된 서비스들은 5년 후에는 하드웨어를 신규로 교체한다고 하더라도 최소한 20~30대의 서버군으로 증설하여 제공해야 한다는 단순 결론을 얻을 수 있다.

이러한 변화의 시대에서 확장성(scalability)이 화두가 되는 것은 어떻게 보면 당연하다. 클라우드 컴퓨팅을 기업 IT 환경에 적용하려고 하는 시도가 그다지 무리한 시도로 보이지 않는 것이다.

하지만, 현재의 클라우드 컴퓨팅 구현 방식은 기존의 프로그래밍 모델과 다른 모델을 요구하는 어려움을 안고 있다.

즉, 기존 프로그래밍 모델이 대화형 상태를 유지하는 상태유지형(stateful) 모델이었다며 클라우드 컴퓨팅은 상태독립형(stateless) 모델을 요구하는 경향이 있다.

좀더 효율적으로 대량의 증설을 실현하기 위한 프로그래밍 패러다임의 변화 요구인 셈인데 이것은 미들웨어가 감당해왔던 기반 아키텍처의 복잡성을 프로그래머에게 감추는 역할과 상충하는 측면이 있다. 이외에도 대량의 데이터를 분산 환경 하에서 효율적으로 처리하기 위해 RDBMS 보다는 컬럼 기반의 데이터베이스를 선호하는 경향이 있다.

이러한 프로그래밍 모델에 대한 변화 요구를 감춰주거나 완화시키는 것이 미들웨어 계층에서 해결해야 할 중요 과제로 보인다.

Java EE 미들웨어의 변화

자바 기반 미들웨어인 WAS는 표준화되고 대중적으로 개발자들을 폭넓게 확보하고 있는 미들웨어이다. WAS의 표준 스펙인 Java EE는 버전 7에서 클라우드 환경에서의 표준 미들웨어로 자리잡기 위한 기능 명세 정의를 시도하고 있다.

PaaS(Platform as a Service)라는 클라우드 컴퓨팅 미들웨어 스택에 적합한 표준으로 만들려는 시도부터 클러스터링과 배포 관리, 계측 기능 등을 클라우드 환경에 맞게 확장할 수 있도록 정의하고 있다. 또 자바 언어의 간결성을 강화하고 함수형 언어 기능을 포함하려는 시도를 계속하고 있다.

반면 클라우드의 기본 프로그래밍 모델인 stateless 패러다임이나 리소스 중심 아키텍처(ROA)를 보다 직접적으로 지원하기 위한 기능은 포함하고 있지 않으며, 기존의 Servlet, EJB, JMS 기능은 적어도 지금의 클라우드 컴퓨팅 모델과 매우 잘 맞지는 않는다.

현재는 이러한 부분을 Java EE가 아닌 별도의 프레임웍 솔루션들에서 제공하고 있다.

이외에도 자바는 가상 기계(Virtual Machine) 기반의 실행 모델을 갖고 있어서 대량의 메모리를 사용할 때 가비지 컬렉션의 오버헤드가 매우 커지는 기술적 문제를 가지고 있다. 실시간성으로 대량의 트랜잭션 처리가 필요한 금융권이나 제조업쪽으로 영역을 확장하기 위해 해결해야 할 과제를 안고 있는 셈이다. 이를 해결하기 위해 Java VM 차원에서 실시간성을 강화하는 노력을 몇몇 기업에서 시도하고 있다.

JEUS, t-Cloud

Java EE 버전 6를 만족하는 JEUS 7은 클라우드 환경을 준비하는 첫번째 JEUS 버전이 될 것이다. 동적인 클러스터링 증설부터 더 많은 수의 클러스터 노드를 효율적으로 지원하기 위한 도메인 아키텍처를 채택하는 큰 변화가 있으며, 그외에도 여러 가지 개발 편의와 효율 개선을 위한 기능들이 추가되었다.

앞으로도 JEUS는 현재 미들웨어의 한계를 극복하고 미래를 준비하는 새로운 기술들을 적극 개발하여 제품에 반영할 것이다.

JEUS 외에도 대용량 트랜잭션의 시대를 능동적으로 이끌어가기 위한 t-Cloud 전략을 수립하고 정련하여 제품 포트폴리오에 반영하는 일들을 진행중에 있다. 대량 증설의 복잡성을 미들웨어와 프레임웍을 통하여 감추고, SOA 프로그래밍 패러다임을 받아들이는 과정에서 웹서비스란 프로토콜 한계에 집착하지 않았던 독창적 혜안을 변화하는 패러다임에 엄격하고 창의적으로 적용하고 있다.