Week3/itschrisjang

activity/week3/itschrisjang/README.md

@@ -0,0 +1,243 @@
+
+# Redis 캐시 및 K6 부하 테스트 결과 분석
+
+## 1. 캐싱 전략 검증
+| 목표: 자주 조회되는 데이터를 캐시로 처리하여 성능 개선 여부 확인.
+### 1.1. 결과 기대 효과
+1. 동일한 orderId 요청 시:
+    - 첫 번째 요청: 데이터베이스에서 조회하고 캐시에 저장.
+    - 이후 요청: 캐시에서 즉시 데이터 반환, DB 호출 없음.
+2. 성능 개선:
+    - DB 부하 감소.
+    - 요청 처리 속도 개선.
+3. 확장성:
+    - 주문 상세 데이터 외 다른 엔드포인트에도 동일한 방식으로 캐싱 적용 가능.
+### 1.2. 테스트 항목
+1. 캐시 적중률:
+    - 동일한 데이터를 여러 번 요청할 때 캐시 활용 비율 측정.
+2. 캐시 만료 정책:
+    - 캐시 데이터의 만료 시간이 성능에 미치는 영향 분석.
+3. 캐시와 데이터 동기화:
+    - DB와 캐시 간 데이터 불일치 상황에서의 처리 성능 확인.
+- 해결 방안
+    - Redis 같은 인메모리 캐시 사용.
+    - 데이터 변경 이벤트 기반으로 캐시 동기화 설정.
+
+## 2. 실행 개요
+- **스크립트**: `script.js`
+- **테스트 시나리오**:
+  - 10개의 가상 사용자(VU, Virtual Users)가 1분 동안 루프를 실행
+  - 30초의 Graceful Stop 기간 설정
+- **테스트 목표**: `http://localhost:8080/api/orders/1`에 요청을 보내고 성능 데이터를 수집
+
+---
+
+## 3. 주요 결과
+### 3.1. MVC
+![average_api_response_time](./image/average_api_response_time.png)
+
+![redis_monitoring](./image/redis_monitoring.png)
+### 요청 처리 성능
+- **총 요청 수**: 32,442건
+- **성공 요청 수**: 32,424건 (99.95%)
+- **실패 요청 수**: 18건 (0.05%)
+- **평균 응답 시간**: 873.23µs (약 0.87ms)
+- **최대 응답 시간**: 169.56ms
+- **90번째 백분위수**: 1.35ms
+- **95번째 백분위수**: 1.92ms
+
+### 네트워크 데이터
+- **수신된 데이터**: 24MB (초당 346kB)
+- **전송된 데이터**: 3.6MB (초당 52kB)
+
+### 요청 처리
+- **총 요청 수**: 32,682
+- **성공 요청 수**: 32,600 (99.75%)
+- **실패 요청 수**: 82 (0.25%)
+- **평균 요청 시간**: 4.08ms
+- **최대 요청 시간**: 235.79ms
+- **90백분위수 요청 시간**: 6.17ms
+- **95백분위수 요청 시간**: 8.06ms
+
+### 네트워크 데이터
+- **수신된 데이터**: 24 MB (351 kB/s)
+- **전송된 데이터**: 3.6 MB (53 kB/s)
+
+### 연결 시간
+- **차단 시간 (Blocked Time)**: 
+  - **평균**: 31.39ms
+  - **중앙값**: 62µs
+  - **최대값**: 19.51s
+  - **90백분위수**: 153µs
+  - **95백분위수**: 214µs
+- **연결 시간 (Connecting Time)**:
+  - **평균**: 31.37ms
+  - **중앙값**: 54µs
+  - **최대값**: 19.51s
+  - **90백분위수**: 134µs
+  - **95백분위수**: 189µs
+
+### HTTP 요청
+- **수신 시간**:
+  - **평균**: 65.89µs
+  - **중앙값**: 18µs
+  - **최대값**: 66.81ms
+  - **90백분위수**: 87µs
+  - **95백분위수**: 151µs
+- **전송 시간**:
+  - **평균**: 10.65µs
+  - **중앙값**: 4µs
+  - **최대값**: 1.71ms
+  - **90백분위수**: 15µs
+  - **95백분위수**: 27µs
+
+### 가상 사용자 (VUs)
+- **최소 VUs**: 1
+- **최대 VUs**: 50
+
+### 3.2. WEBFLUX
+![average_api_response_time_webflux](./image/average_api_response_time_webflux.png)
+
+![redis_monitoring_webflux](./image/redis_monitoring_webflux.png)
+- **시나리오:** 초당 1,000 요청(`constant_rps` executor) 
+- **테스트 기간:** 1분 (`duration: 1m0s`)
+- **최대 VUs:** 100
+- **요청 성공률:** **100%** (59851건 중 실패 없음)
+- **총 요청 수:** **59,851**
+- **평균 요청 응답 시간(`http_req_duration`):** **1.05ms**
+- **데이터 전송량:**
+  - **수신(`data_received`):** 35 MB
+  - **송신(`data_sent`):** 5.5 MB
+
+---
+
+#### 3.2.1. 핵심 지표
+| **지표**                    | **평균값** | **최소값** | **최댓값**     | **P90**      | **P95**      |
+|-----------------------------|------------|------------|----------------|--------------|--------------|
+| **응답 시간(`http_req_duration`)** | 1.05ms     | 254µs      | 172.64ms      | 1.44ms       | 2.1ms        |
+| **요청 대기 시간(`http_req_waiting`)** | 1.01ms     | 231µs      | 172.39ms      | 1.4ms        | 2.05ms       |
+| **요청 블로킹 시간(`http_req_blocked`)** | 5.08µs     | 0s         | 14.64ms       | 6µs          | 7µs          |
+| **데이터 수신 시간(`http_req_receiving`)** | 26.68µs    | 4µs        | 8.59ms        | 44µs         | 53µs         |
+| **데이터 송신 시간(`http_req_sending`)** | 13.33µs    | 1µs        | 9.12ms        | 20µs         | 23µs         |
+
+---
+
+#### 3.2.2 성공률
+- **성공:** 100% (59,851 요청 중 0 실패)
+- **Dropped Iterations:** 149건 (약 2.48%의 요청이 예상보다 높은 부하로 인해 처리되지 못함)
+
+---
+
+#### 3.2.3. 로드 분포
+- **초당 요청 수(TPS):** 997.48/s
+- **최대 활성 VUs(`vus_max`):** 49명
+- **평균 요청 시간:** 1.05ms
+
+---
+
+#### 3.2.4. 문제점 및 개선 사항
+1. **Dropped Iterations** (149건, 약 2.48%):
+   - 일부 요청이 높은 부하로 인해 처리되지 못했음을 나타냅니다.
+   - 원인 분석:
+     - 서버의 연결 처리 제한 또는 네트워크 병목.
+     - Redis, DB 등의 종속 서비스 응답 시간이 증가할 가능성.
+   - **해결 방안:**
+     - 서버의 연결 풀 크기 증가.
+     - 종속 서비스(DB, Redis 등)의 성능 모니터링 및 최적화.
+     - 백엔드 처리 시간 최적화.
+
+2. **응답 시간 분포:**
+   - `P95` 기준 2.1ms, `P90` 기준 1.44ms로, 대부분의 요청이 빠르게 처리.
+   - 일부 요청은 최대 172ms로 처리되며, 이는 특정 서비스 병목이나 스파이크 부하로 인한 결과일 가능성이 있음.
+   - **해결 방안:**
+     - API 처리 시간을 줄이기 위한 DB 쿼리 최적화 및 캐싱 적용 검토.
+     - 스파이크 부하를 위한 Auto-scaling 정책 적용 검토.
+
+3. **Dropped Iterations가 일정 수준 이상 지속될 경우:**
+   - `maxVUs`를 늘려 요청 처리 한도를 높이거나, 부하 테스트 스케줄을 수정해 점진적인 부하 증가를 테스트.
+
+---
+
+#### 3.2.5. 결론
+- 서버는 **초당 1,000 요청(TPS)**을 안정적으로 처리하며, 성공률 100%를 기록.
+- 일부 `Dropped Iterations`와 요청 지연은 고부하 상황에서의 병목현상 가능성을 시사.
+- 종합적으로 성능은 양호하며, 향후 병목 지점(DB, 네트워크 등)을 정밀 모니터링하고 최적화 작업을 진행하면 더 나은 성능을 기대할 수 있습니다.
+
+---
+
+#### 3.2.6. 관찰 결과
+1. **타임아웃 오류**:
+   - 총 **82건의 요청이 `i/o timeout`** 으로 실패.
+   - 서버의 동시 연결 처리 능력 부족 또는 네트워크 지연 문제가 원인일 가능성.
+
+2. **요청 성능**:
+   - **평균 요청 시간**(4.08ms)은 낮지만, **최대 요청 시간**(235.79ms)은 일부 요청에서 높은 지연이 발생했음을 의미.
+
+3. **차단 및 연결 시간**:
+   - `Blocked` 및 `Connecting` 시간에서 최대값(19.51s)이 나타나, 특정 요청이 심각한 지연을 겪었음을 알 수 있음.
+
+4. **처리량(Throughput)**:
+   - 시스템은 **초당 479.68 요청**을 처리하며, 높은 요청 처리 능력을 보여줌.
+
+---
+
+#### 3.2.7. 문제점 분석
+
+### `dial: i/o timeout` 오류
+- **오류 원인**:
+  - `localhost:8080` 서버가 요청에 응답하지 못했거나, 과부하로 인해 연결 실패 발생.
+  - 발생 가능성:
+    - 서버가 실행되지 않음.
+    - 서버가 과도한 부하로 인해 요청을 처리할 수 없었음.
+    - 네트워크 구성 문제.
+
+### HTTP 요청 실패 비율
+- **결과**:
+  - 총 32,442건의 요청 중 82건 실패.
+  - 실패율: 0.05%로 매우 낮은 수준.
+- **해석**:
+  - 현재 요청량에서는 서버가 대부분의 요청을 잘 처리함.
+  - 하지만 서버 부하가 증가할 경우 실패율 증가 가능.
+
+### 응답 시간
+- **평균 응답 시간**: 0.87ms로 매우 짧음.
+- **최대 응답 시간**: 169.56ms로 특정 요청에서 지연 발생.
+
+---
+
+#### 3.2.8. 해결 방안
+
+### 6.1. 확인 사항
+  - `localhost:8080` 서버가 테스트 중 정상적으로 실행되었는지 확인.
+  - 서버 로그를 검토하여 요청 처리 실패 원인 분석.
+
+---
+
+---
+
+## 8. 결론
+> 테스트 결과, 서버는 대부분의 요청을 안정적으로 처리했으나 일부 요청에서 `i/o timeout` 문제가 발생했습니다.<br/>
+> 추후 진행
+---
+
+### 8.1. 예상되는 병목 원인
+**(1) Redis 캐시 활용률 문제**
+- **낮은 캐시 적중률**: 캐시 데이터가 요청 키와 일치하지 않는 경우, Redis가 캐시 데이터를 제공하지 못하고 데이터베이스로 요청을 넘깁니다.
+- **자주 발생하는 캐시 무효화**: 캐시 키가 올바르게 설정되지 않았거나 데이터가 빈번히 변경되어 캐시가 무효화되었습니다.
+- **다양한 데이터 테스트**: 요청 데이터가 캐시되지 않은 경우가 많아 캐시 적중률이 낮아질 수 있습니다.
+
+**(2) Redis 성능 병목**
+- **Redis 서버 부하**: 높은 TPS(초당 트랜잭션)로 인해 Redis 응답 속도가 느려질 수 있습니다.
+- **연결 풀 부족**: 제한된 Redis 연결로 인해 요청이 대기 상태에 빠질 수 있습니다.
+
+**(3) 서버 병목 현상**
+- **데이터베이스 호출 병목**: 캐시가 적중하지 않으면 데이터베이스 쿼리가 병목이 될 가능성이 있습니다.
+- **애플리케이션 병목**: 비즈니스 로직이나 기타 I/O 작업이 병목을 유발할 수 있습니다.
+
+**(4) 네트워크 문제**
+- **네트워크 지연**: Redis와 API 서버 간 네트워크 속도가 느리거나 불안정할 경우 타임아웃이 발생할 수 있습니다.
+
+## 9. Redis 캐시 타임아웃 문제 분석 및 해결
+> 추후 진행
+
+

activity/week3/itschrisjang/java-springboot-order-perf-optimizer/.gitattributes

@@ -0,0 +1,3 @@
+/gradlew text eol=lf
+*.bat text eol=crlf
+*.jar binary

activity/week3/itschrisjang/java-springboot-order-perf-optimizer/.gitignore

@@ -0,0 +1,37 @@
+HELP.md
+.gradle
+build/
+!gradle/wrapper/gradle-wrapper.jar
+!**/src/main/**/build/
+!**/src/test/**/build/
+
+### STS ###
+.apt_generated
+.classpath
+.factorypath
+.project
+.settings
+.springBeans
+.sts4-cache
+bin/
+!**/src/main/**/bin/
+!**/src/test/**/bin/
+
+### IntelliJ IDEA ###
+.idea
+*.iws
+*.iml
+*.ipr
+out/
+!**/src/main/**/out/
+!**/src/test/**/out/
+
+### NetBeans ###
+/nbproject/private/
+/nbbuild/
+/dist/
+/nbdist/
+/.nb-gradle/
+
+### VS Code ###
+.vscode/

activity/week3/itschrisjang/java-springboot-order-perf-optimizer/build.gradle

@@ -0,0 +1,74 @@
+plugins {
+	id 'java'
+	id 'org.springframework.boot' version '2.7.10'
+	id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.15.RELEASE'
+}
+
+group = 'com.order.perf'
+version = '0.0.1-SNAPSHOT'
+
+java {
+	toolchain {
+		languageVersion = JavaLanguageVersion.of(11)
+	}
+}
+
+repositories {
+	mavenCentral()
+	maven { url 'https://repo.spring.io/snapshot' }
+}
+
+dependencies {
+
+//	 spring boot
+//	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
+//	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-jpa'
+//	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-jdbc'
+
+	// Spring WebFlux 의존성
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-webflux'
+	runtimeOnly 'io.netty:netty-resolver-dns-native-macos:4.1.90.Final:osx-aarch_64'
+
+	// Spring Data R2DBC 의존성
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-r2dbc'
+
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-validation'
+
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-cache'
+
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator'
+	implementation 'io.micrometer:micrometer-core'
+	implementation 'io.micrometer:micrometer-registry-prometheus'
+
+	// Spring Boot Starter Data Redis
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis'
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis-reactive'
+
+	implementation 'org.apache.commons:commons-pool2:2.11.1'
+	implementation 'io.lettuce:lettuce-core:6.1.8.RELEASE' // 버전 추가
+
+	// Optional: Spring Boot Starter Validation (Redis 캐시에서 validation 적용 시 사용)
+	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-validation'
+
+	// test
+	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'
+	testRuntimeOnly 'org.junit.platform:junit-platform-launcher'
+
+	// lombok
+	compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
+	annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
+
+	// h2
+	implementation 'com.h2database:h2'
+	implementation 'io.r2dbc:r2dbc-h2'
+
+	// mysql
+//	runtimeOnly 'mysql:mysql-connector-java:8.0.33'
+
+}
+
+tasks.named('test') {
+	useJUnitPlatform()
+}
+
+def void exclude(LinkedHashMap<String, String> stringStringLinkedHashMap) {}

activity/week3/itschrisjang/java-springboot-order-perf-optimizer/gradle/wrapper/gradle-wrapper.properties

@@ -0,0 +1,7 @@
+distributionBase=GRADLE_USER_HOME
+distributionPath=wrapper/dists
+distributionUrl=https\://services.gradle.org/distributions/gradle-8.10.2-bin.zip
+networkTimeout=10000
+validateDistributionUrl=true
+zipStoreBase=GRADLE_USER_HOME
+zipStorePath=wrapper/dists