동시성 문제 해결하기 - 1(동시성 문제 파악)

Hyeseong_M·2025년 3월 23일

동시성 문제

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진행하는 프로젝트의 쿠폰 발급 서비스에 동시성 문제가 있음을 파악했다.
이를 테스트하고 해결하는 과정을 기록해보고자 한다.

1. 동시성 문제란?

동시성 문제란 하나의 자원에 두개 이상의 스레드, 세션에서 가변 데이터를 동시에 제어할 때 나타나는 문제이다.
하나의 세션이 데이터에 접근중일 때, 다른 세션에서 동시에 접근할 경우 동시성 문제로 인해 데이터 정합성에 문제가 생긴다.

현재 프로젝트의 쿠폰 발급 서비스에서 한정된 쿠폰을 여러 사람이 동시에 발급하고자 할 때 동시성 문제가 발생할 가능성이 있어 이를 파악하고 해결해보고자 한다.

2. 배경 지식

Race condition(경쟁상태) : 두 개 이상의 프로세스가 공통 자원을 병행적으로 접근할 때, 접근 순서에 따라 실행 결과가 달라지는 상황. 두개의 스레드 혹은 세션 등이 자원을 놓고 경쟁하는 상황
Dead Lock(교착상태) : 프로세스가 두 자원 모두에 접근해야 하는 상황에서, 두 개의 프로세스가 각자 한 자원을 점유하였을 때, 각자 소유한 리소스를 해제하지 않고 무한정 대기하게 되는 상황
Starvation(기아상태) : 특정 프로세스의 우선순위가 낮아 원하는 자원을 할당받지 못하는 상황

3. 테스트 - 동시성 문제 확인

동시성 문제가 발생하는지 확인하기 위해 Lock 등 동시성문제 처리가 되지 않은 상태에서 테스트를 진행한다.
Locust를 통해 서버에 요청을 보내 결과를 확인하는 방식으로 진행한다.

3.1. 테스트 시나리오

1번 테스트: 100매 발급 가능한 쿠폰을 120명이 발급 시도한다. -> 정상적인 경우 100매 성공, 20매 실패
2번 테스트: 1일당 1매 발급 가능한 쿠폰을 1인이 동시에 여러번 발급 시도한다. -> 정상적인 경우 1매만 발급 성공

3.2. 테스트 코드

1번 테스트

from locust import HttpUser, task, between, SequentialTaskSet
import requests
import random
import string

#시나리오:
#다수의 사용자가 한번에 동시에 쿠폰 발급을 시도하는 시나리오

HOST = "http://localhost:8080"

class BoardServiceUser(SequentialTaskSet):
    
    def on_start(self):
        # 1. 회원가입
        randEmail = self.generate_random_email()

        response = requests.post(HOST + "/api/v1/users", json={
            "email" : randEmail,
            "password": "test1234",
            "nickname": "testUser",
            "userRole" : "USER",
            "phoneNumber" : "01012340000"
        })
        data = response.json()
        if data["status"] == "success":
            print("회원가입 성공")
        else:
            print("회원가입 실패:", data["message"])
            self.interrupt()


        # 2.로그인 요청
        response = requests.post(HOST + "/api/v1/users/login", json={
            "email": randEmail,
            "password": "test1234"
        })

        data = response.json()
        if data["status"] == "success":
            token = data["data"]
            self.client.headers.update({'Authorization': f'Bearer {token}'})
        else:
            print("로그인 실패:", data["message"])
            self.interrupt() 


    @staticmethod
    def generate_random_email():
        random_string = ''.join(random.choices(string.ascii_lowercase + string.digits, k=8))
        return f"test_{random_string}@example.com"

    #쿠폰 발급
    @task
    def issueCoupone(self):
        response = self.user.client.post(HOST + "/api/v1/coupons/user-coupons/1")
        print(response)

class WebsiteUser(HttpUser):
    host = HOST
    tasks = [BoardServiceUser]
    wait_time = between(1, 1)

2번 테스트

from locust import HttpUser, task, between, SequentialTaskSet
import requests
import random
import string

#시나리오:
#단일 사용자가 하나의 쿠폰에 대해 여러번 쿠폰 발급을 시도하는 시나리오

HOST = "http://localhost:8080"

class BoardServiceUser(SequentialTaskSet):
    
    def on_start(self):

        # 2.로그인 요청
        response = requests.post(HOST + "/api/v1/users/login", json={
            "email": "test@test.com",
            "password": "test1234"
        })

        data = response.json()
        if data["status"] == "success":
            token = data["data"]
            self.client.headers.update({'Authorization': f'Bearer {token}'})
        else:
            print("로그인 실패:", data["message"])
            self.interrupt() 

    #쿠폰 발급
    @task
    def issueCoupone(self):
        response = self.user.client.post(HOST + "/api/v1/coupons/user-coupons/1")
        print(response)

class WebsiteUser(HttpUser):
    host = HOST
    tasks = [BoardServiceUser]
    wait_time = between(1, 1)

3.3. 테스트 진행

1번 테스트
시나리오: 120명의 사용자가 랜덤 회원가입 후 로그인하여 인증 키를 얻고, 해당 키를 첨부해 쿠폰 발급을 시도한다.
기대 결과: 120명의 사용자가 생성된 후, 100매의 쿠폰이 발급된다. 20개의 요청은 에러가 발생한다.
참고 사항: 환경상 발생할 수 있는 차이를 고려해 10회 실시한다.

2번 테스트
시나리오: 한명의 사용자가 100번의 쿠폰 발급 요청을 동시에 시도하는것을 모사하여 쿠폰발급을 시도한다.
기대 결과: 1명의 사용자에 1매의 발급이 가능한만큼, 매 회 1매의 쿠폰만이 발급되고. 99개의 에러가 발생한다.
참고사항: 환경 상 발생할 수 있는 차이를 고려해 10회 실시한다.