Distributed Lock

분산 락(Distributed Lock)이란

여러 개의 서버(분산 환경)에서 하나의 리소스(데이터, 파일, 프로세스 등)에 대한 동시 접근을 제어하는 락

싱글 서버 환경에서는 synchronized, ReentrantLock 등의 Java 락을 사용하면 되지만,

멀티 서버 환경에서는 서로 다른 서버에서 동일한 리소스에 접근할 가능성이 있기 때문에

공유 저장소(Redis, Zookeeper, DB 등)를 이용한 락이 필요합니다.

 

 

• 분산 락은 여러 서버에서 동일한 리소스에 접근하지 못하도록 제어하는 기능
• Redis, Zookeeper, DB를 활용하여 구현 가능하지만, Redis 기반 락이 속도와 유지보수 측면에서 유리
• Redisson 라이브러리를 활용하면 TTL 및 락 해제 보장 기능이 포함되어 있어 안정적인 운영 가능
• TTL을 잘못 설정하면 락이 영구적으로 걸릴 위험이 있으므로 설정 시 주의 필요

 

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분산 락이 필요한 이유

> 동시성 문제 발생

👉 예를 들어, AI 기반 웹툰 생성 서비스에서 동일한 웹툰 생성 요청이 여러 번 들어온 경우를 가정해 보겠습니다.

 

위와 같은 상황이 발생하면, 하나의 웹툰 프로젝트에 대해 중복으로 3번 생성이 실행되는 문제가 발생할 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 분산 환경에서도 하나의 요청만 실행되도록 보장하는 기법이 분산 락입니다.

 

👉 SSE 기반 웹툰 생성 서비스에서 중복 생성 방지를 위해 Redis 기반의 분산 락(Redisson)을 적용하는 것이 가장 적합합니다. 🚀

 

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분산 락의 주요 기능

1. 동일한 리소스에 대해 한 번에 하나의 서버만 접근 가능하도록 보장
2. 서버 장애 시 락이 자동으로 해제되도록 TTL(Time-to-Live) 설정 지원
3. 락 획득 실패 시 대기 및 재시도 기능 제공

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분산 락 적용 시 고려할 점

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분산 락을 구현하는 방법

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1. Redis를 활용한 분산 락

1) Redis SETNX (Set if Not Exists) 사용

Redis에서는 SETNX (SET if Not Exists) 명령어를 사용하여 락을 구현할 수 있습니다.

 

하지만 이 방식만 사용하면 서버 장애 시 락이 해제되지 않는 문제가 발생할 수 있습니다.
따라서, Redisson과 같은 라이브러리를 사용하면 자동 해제 기능까지 제공됩니다.

 

(1) 락 획득

SET webtoon_processing_lock:123 "locked" NX PX 30000

 

• NX: 키가 존재하지 않을 경우에만 설정 (즉, 이미 락이 존재하면 설정되지 않음)
• PX 30000: 30초 후 자동 만료 (TTL 설정)

 

(2) 락 해제

DEL webtoon_processing_lock:123

 

 

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Redisson?

Redis 기반의 분산 락을 쉽게 사용할 수 있도록 제공하는 라이브러리

 

✅ DB가 아닌 Redis에서 락을 설정하는 코드
✅ Redisson을 활용하여 여러 개의 Redis 락을 하나의 락처럼 관리하는 기능을 수행
✅ Redis의 SETNX, EXPIRE, DEL 등을 사용하여 락을 획득하고 해제
✅ DB 트랜잭션과는 무관하며, DB 자체를 락하는 기능은 포함되지 않음

• private final RedissonClient redissonClient;
• RLock lock = redissonClient.getLock("webtoon_processing_lock:" + projectId);
• boolean available = lock.tryLock(5, 30, TimeUnit.SECONDS);
• lock.unlock();

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RedissonMultiLock ->  Redis Lock 사용

1. Redis의 SETNX + EXPIRE를 이용한 분산 락
   • tryLockAsync() 메서드에서 lock.tryLockAsync()를 호출하여 Redis에 락을 시도합니다.
   • 내부적으로 Redis의 SETNX(set if not exists) 명령어를 사용하여 락을 설정합니다.
   • TTL(Time-To-Live)을 설정하여 자동 해제 기능을 추가합니다.
2. 락의 유지 및 해제도 Redis에서 수행
   • lock.unlockAsync()를 호출하면 Redis에서 해당 락 키를 삭제하여 락을 해제합니다.
   • expireAsync()를 사용하여 TTL을 연장할 수도 있습니다.
3. 여러 개의 Redis 락을 하나로 묶어 관리
   • RedissonMultiLock은 여러 개의 RLock을 관리하므로, 여러 개의 Redis 락을 하나의 락처럼 동작하도록 합니다.
   • 예를 들어, A, B, C 세 개의 Redis 락이 있을 때, A와 B를 획득했지만 C를 획득하지 못하면 A와 B도 해제하도록 관리합니다.

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데이터베이스(DB)를 락하지 않는 이유

DB와 직접적인 관련이 없습니다.
DB 락을 걸려면 일반적으로 트랜잭션을 이용한 SELECT ... FOR UPDATE, LOCK TABLE 같은 DB 락 기능을 사용해야 합니다.

Redis에 저장된 키-값을 이용하여 락을 관리하는 것이고, 데이터베이스의 행(row)이나 테이블을 직접 락하는 것이 아닙니다.

 

 

RedissonClient

 

RLock

 

MultiLock

- RLock을 구현체

Redis를 락하는 것이지, DB(데이터베이스)를 락하지 않음

 

• 여러 개의 RLock을 그룹화하고 하나의 락처럼 동작하도록 관리하는 기능
• Redis에 여러 개의 키를 사용하여 락을 설정하고, 이 락들을 하나의 트랜잭션처럼 다루는 기능

 

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2. Java에서 Redisson을 이용한 분산 락

✅ Gradle에 redisson-spring-boot-starter 추가
✅ Spring Boot에서 RedissonClient를 빈으로 등록
✅ Redis를 활용한 분산 락 적용
✅ Redisson의 RLock을 활용하여 동시 실행 방지

 

👉 여러 서버에서 동일한 웹툰 생성 요청이 동시에 실행되지 않도록 방지할 수 있음! 🚀

build.gradle

plugins {
	id 'java'
	id 'org.springframework.boot' version '3.4.3'
	id 'io.spring.dependency-management' version '1.1.7'
}

group = 'com.webtoonmaker'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'

java {
	toolchain {
		languageVersion = JavaLanguageVersion.of(17)
	}
}

configurations {
	compileOnly {
		extendsFrom annotationProcessor
	}
}

repositories {
	mavenCentral()
}

dependencies {
	implementation 'org.redisson:redisson-spring-boot-starter:3.23.3'

	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-jpa'
	implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
	compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'
	testRuntimeOnly 'org.junit.platform:junit-platform-launcher'
}

tasks.named('test') {
	useJUnitPlatform()
}

 

 

application.yml

spring:
    data:
        redis:
            port: 6379
            host: localhost

 

redisson-config.yml

singleServerConfig:
    address: "redis://localhost:6379"
    password: null
    database: 0
    timeout: 3000
    connectionMinimumIdleSize: 10
    connectionPoolSize: 64

 

RedissonConfig 설정

package com.webtoonmaker.api;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RedissonConfig {

    @Bean
    public RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        // 단일 Redis 서버를 사용하는 설정-> Redis 서버 주소 지정
        config.useSingleServer().setAddress("redis://localhost:6379");
        // 클러스터 환경이라면 .useClusterServers()
//        config.useClusterServers()
//            .addNodeAddress("redis://node1:6379", "redis://node2:6379");

        return Redisson.create(config);
    }
}

 

package com.webtoonmaker.api;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * docker run --name redis -d -p 6379:6379 redis
 * curl -X POST "http://localhost:8080/webtoon/generate?projectId=123"
 * Redis에서 확인 >>> redis-cli >> KEYS *
 */
public class WebtoonService {
    private final RedissonClient redissonClient;

    public WebtoonService(RedissonClient redissonClient) {
        this.redissonClient = redissonClient;
    }

    public void generateWebtoon(String projectId) {
        RLock lock = redissonClient.getLock("webtoon_processing_lock:" + projectId);

        try {
            // 락 획득 시도 (최대 5초 대기, 30초 후 자동 해제)
            boolean available = lock.tryLock(5, 30, TimeUnit.SECONDS);

            if (!available) {
                throw new RuntimeException("이미 실행 중입니다.");
            }

            // 웹툰 생성 실행
            System.out.println("웹툰 생성 시작: " + projectId);
            Thread.sleep(10000); // 웹툰 생성 로직 (10초 대기)

        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            // 락 해제
            lock.unlock();
            System.out.println("웹툰 생성 완료: " + projectId);
        }
    }

}