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CircuitBreaker Using Redis

· 약 5분
Ryukato
Ryukato
BackEnd Software Developer

현대 분산 시스템에서 외부 API 호출이나 타 시스템 연동이 빈번해지면서, 장애 전파를 방지하기 위한 Circuit Breaker 패턴의 중요성이 점점 커지고 있다. 특히 여러 인스턴스가 동시에 운영되는 환경에서는 분산 상태 공유가 가능한 구조가 필수다. 본 포스팅에서는 Redis 기반 분산 Circuit Breaker 구현을 중심으로, Kotlin + Coroutine 환경에서 안전하게 사용하는 방식을 소개한다.

📌 Circuit Breaker란?​

Circuit Breaker는 시스템에서 반복적인 실패가 발생할 경우, 일정 시간 동안 요청을 차단하여 추가적인 리소스 낭비 및 장애 확산을 막기 위한 보호 패턴이다.

상태 전이​

  • CLOSED: 정상 상태, 모든 요청 허용
  • OPEN: 차단 상태, 모든 요청 거절 (TTL 후 상태 만료)
  • HALF_OPEN: 일부 요청 허용 → 복구 테스트 중
CLOSED ──(연속 실패)──▶ OPEN ──(TTL 만료)──▶ HALF_OPEN ──(성공)──▶ CLOSED
                                                └────(실패)────┘

✅ Redis 기반 구현​

Redis 구조​

Redis 키설명
cb:state (RMapCache)key별 상태 (CLOSED, OPEN, HALF_OPEN) 저장
cb:{key}:failures실패 횟수 저장용 (RAtomicLong)
cb:{key}:successHALF_OPEN 성공 횟수 저장용 (RAtomicLong)

기본 알고리즘​

  • 실패 횟수가 임계치를 넘으면 OPEN 상태로 전이, TTL 설정
  • TTL 만료 후 상태 키가 사라지면 HALF_OPEN으로 간주
  • HALF_OPEN 상태에서 일부 요청 허용 후 성공 누적 → CLOSED 복귀
  • HALF_OPEN에서 다시 실패 시 → 즉시 OPEN

🔧 Kotlin Coroutine + Redisson 통합 구현​

Redisson은 비동기 API (.tryLockAsync(), .incrementAndGetAsync())를 제공하며, 이를 Coroutine에서 await()으로 사용하면 안전한 비동기 처리가 가능하다.

suspend fun <T> execute(key: String, supplier: suspend () -> T): T {
    if (!isCallPermitted(key)) throw CircuitOpenException("Circuit is OPEN")

    return try {
        val result = supplier()
        onSuccess(key)
        result
    } catch (ex: Exception) {
        if (classifier.shouldTrip(ex)) {
            onFailure(key)
        }
        throw ex
    }
}

🔍 상태 관리는 RMapCache, 실패/성공 카운팅은 RAtomicLong 사용

🧠 예외 분류 전략: 도메인 침투 방지​

도메인 예외에 기술 정책 인터페이스(ShouldTripCircuitBreaker)를 붙이는 대신, 예외 분류 책임을 외부로 분리한다.

interface ExceptionClassifier {
    fun shouldTrip(ex: Throwable): Boolean
}
class DefaultExceptionClassifier : ExceptionClassifier {
    override fun shouldTrip(ex: Throwable): Boolean = when (ex) {
        is ClientErrorException -> false
        is TimeoutException, is UpstreamServerException -> true
        else -> true
    }
}

이 방식은 도메인의 순수성을 지키면서도 유연한 정책 분리를 가능하게 한다.

⚠️ 구현 시 주의 사항​

  • HALF_OPEN 상태로의 전이는 OPEN 상태의 TTL 만료로 간주하거나, 명시적으로 관리
  • onSuccess는 HALF_OPEN일 때만 상태 전이에 관여 (CLOSED는 무시)
  • onFailure는 트립 대상 예외만 처리 (클라이언트 오류 제외)
  • await()를 활용한 Redisson 비동기 API 사용으로 Coroutine thread-safe 보장

✅ 마무리​

Redis 기반의 Circuit Breaker는 단일 인스턴스 구조를 넘어서 분산 환경에서도 상태를 공유하며 보호 로직을 일관되게 적용할 수 있게 해준다. Redisson + Kotlin Coroutine을 조합하면 비동기 환경에서 안정적인 구현이 가능하며, 예외 분류기를 통해 도메인의 책임과 기술 정책을 깔끔하게 분리할 수 있다.

향후에는 상태 모니터링, Metrics 노출, Retry 조합 등을 포함한 확장 전략도 함께 고려할 수 있다.

구현 샘플