웹 성능 최적화(WPO)

Jane·2023년 4월 24일
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웹 성능

  • 콘텐츠가 신속하게 전달되어 사용자가 원하는 서비스를 빠르게 전달받을 수 있도록 하는 시스템들의 성능
  • 간단하게 말하면 웹 로딩 시간을 의미

중요한 이유

  • 월마트 사례
    • 로딩이 2초 내로 완료되었을 때 사용자의 구매가 가장 많음
  • 글로벌 서비스 운영 시 한국보다 열악한 인터넷 환경도 고려해야 함 → WPO(Web Performance Optimization) 필요

영향 요소

사용자 환경

  • 거주지역
  • 네트워크 장비
  • 브라우저

공급자 환경

  • DNS 응답 속도
  • 웹 서버 응답 속도
  • 백엔드 처리 속도
  • 프런트엔드 최적화 여부

전달 환경

  • 웹 서버가 위치한 데이터 센터 환경 등

p.19 환경 재분류

사용자 환경 - 프런트엔드

  • 사용자가 브라우저를 사용하여 보는 화면 자체
  • HTML로 웹 페이지 내용을 구현, javascript로 웹 페이지 로직 담당, css로 UI 레이아웃 구성
  • DB 조회 값, 이미지, 동영상 등도 프런트엔드 요소에 포함
  • 빠르고 보기 쉽게 콘텐츠를 전달하는 것이 목적

공급자 환경 - 백엔드

  • 사용자에게 보이는 프런트엔드 콘텐츠를 생산하고 저장하여 네트워크를 통해 전달
  • 프런트엔드가 최적화되어 있는데도 웹 성능이 좋지 않다면 백엔드 최적화가 필요
    • 트래픽 증가로 인한 성능 저하
      • 서버 처리량, 네트워크 스위치 처리량, 처리 속도 점검
    • 슬로우 쿼리 발생
      • 데이터베이스 정규화, 오래된 데이터 백업 후 삭제, 디스크 메모리 대신 SSD같은 빠른 저장장치 사용

전달 환경 - 네트워크

  • 일반적으로 대역폭(bandwidth)와 지연시간(latency)에 의해 성능 결정
  • ISP(Internet Service Provider) 품질에 따라 대역폭과 지연시간도 달라질 수 있음

웹 성능 측정 방법

브라우저 개발자 도구

  • 크롬 브라우저 개발자 도구 waterfall 차트를 통해 콘텐츠 파일별 로딩 시간 파악 가능
  • Lighthouse

WebPageTest

  • 여러 나라의 실제 사용자 환경에서 테스트 가능

테스트 옵션

  • URL: 테스트 대상 웹사이트 주소
  • Test Location: 실제 접속하는 테스트 장비위치
  • Browser: 테스트 실행할 브라우저 종류
  • Connection: 테스트에 사용할 네트워크 종류
  • Number of Tests to Run: 테스트 실행 횟수, CDN이나 브라우저 캐싱 상황에서 웹 성능 테스트할 때는 2회 이상으로 설정하는 것이 좋음
  • Repeat View: 여러 번 테스트할 때 어떤 결과 화면을 볼지(First View and Repeat View, First View Only)
  • Capture Video: 테스트할 때 브라우저의 실제 로딩 화면을 비디오로 캡처
  • Keep Test Private: 테스트 결과를 공개할지 결정
  • Label: 테스트를 구분하는 이름

테스트 진행 화면

테스트 결과 1

  • Webpage Performance Test Result
  • Metric Full Report
  • Security Score
  • Optimization
    • A-F 등급으로 최적화 정도 평가
      • First Byte Time: 웹 서버에서 받은 컨텐츠의 첫 번째 바이트가 얼마만에 도착했는가?
      • Keep-Alive Enabled: TCP 연결을 재사용하기 위한 Keep-Alive 설정이 되어 있는가?
      • Compress Transfer: 스크립트 파일이 Content-Encoding으로 압축되어 있는가?
      • Compress Image: 이미지를 압축해 최적화했는가?
      • Cache Static Content: 정적 파일에 브라우저 캐시가 설정되어 있었는가?
      • Effective use of CDN: CDN을 효과적으로 적용했는가?

Compress Transfer

  • gzip 압축으로 최적화가 필요한데 그렇게 되어있지 않으면 낮은 등급이 뜨는 것 같음
  • failed 항목을 보면 압축 비율로는 폭망했지만 이미지 자체의 크기가 압축할만큼 크지는 않은듯

Cache static content

테스트 결과 2

First Byte Time

  • 컨텐츠의 첫 번째 바이트 도달 속도라 그런가 매번 달라짐, 서버 로드, 네트워크 환경 등에 따라 달라질듯
    • 첫번째 테스트
    • 두 번째 테스트
    • 세 번째 테스트
  • 위에 3개 테스트는 lte 환경해서 했었어서 3g slow로 설정해두고 다시 확인

PageSpeed

  • Mod_pagespeed: Apache나 Nginx 웹 서버에 추가할 수 있는 오픈 소스 모듈, 설치 이후 자동으로 최적화 진행
  • PageSpeed는 PSI(Page Speed Insights) 모듈을 이용해 웹 사이트 성능 최적화 요소 평가
  • FCP(First Contentful Paint)와 DCL(Dom Content Loaded)를 이용해 성능 측정
    • FCP: 웹 페이지가 사용자에게 시각적 응답을 보인 시간
    • DCL: 브라우저가 HTML 문서를 로딩 및 해석하는 시간

테스트 결과

  • LCP(Largest Contentful Paint): 가장 큰 텍스트 또는 이미지가 표시된 시간
  • FID(First Input Delay): 사용자가 페이지와 처음 상호 작용할 때(예: 링크를 클릭하거나 버튼을 탭하거나 사용자 지정 JavaScript 기반 컨트롤을 사용할 때)부터 해당 상호 작용에 대한 응답으로 브라우저가 실제로 이벤트 핸들러 처리를 시작하기까지의 시간
  • CLS(Cumulative Layout Shift): 표시 영역 안에 보이는 요소들이 얼마나 이동하는지에 대한 정보
  • FCP(First Contentful Paint): 첫 번째 텍스트 또는 이미지가 표시되는데 걸린 시간
  • INP(Interaction to Next Paint): 사용자가 상호작용을 시작한 시점부터 다음 프레임이 그려지는 시점까지 걸리는 시간
  • TTFP(Time to First Byte): 리소스 요청과 응답의 첫 번째 바이트가 도착하기 시작하는 시점 간의 시간
  • TTI(Time to Interactive): 사용자와 페이지가 상호 작용할 수 있게 된 시간
  • TBT(Total Blocking Time): 메인 스레드가 입력 응답을 막을 만큼 오래 차단되었을 때 First Contentful Paint와 Time to Interactive 사이 총 시간
  • 최적화 상태 및 개선 방안 제공

웹 성능 지표

Steve Souders

  • High Performance Web Sites

  • Steve Souders의 웹 성능 최적화 기법을 중요도 순으로 나열하면 아래와 같다.

    1. Make fewer HTTP requests.
    2. Use a CDN.
    3. Add an Expires header.
    4. Gzip components.
    5. Put stylesheets at the top.
    6. Put scripts at the bottom.
    7. Avoid CSS expressions.
    8. Make JavaScript and CSS external.
    9. Reduce DNS lookups.
    10. Minify JavaScript.
    11. Avoid redirects.
    12. Remove duplicate scripts.
    13. Configure ETags.
    14. Make Ajax cacheable.

  • 백엔드

    1. Add an Expires header.
    2. Gzip components.
    3. Avoid redirects.
    4. Configure ETags.
    5. Make Ajax cacheable.

  • 프런트엔드

    1. Make fewer HTTP requests.
    2. Put stylesheets at the top.
    3. Put scripts at the bottom.
    4. Avoid CSS expressions.
    5. Make JavaScript and CSS external.
    6. Minify JavaScript.
    7. Remove duplicate scripts.

  • 네트워크

    1. Use a CDN.
    2. Reduce DNS lookups.

Yslow

Waterfall View

  • 보통 서버 응답 시간보다는 프런트엔드 렌더링 시간이 길어 프런트엔드가 웹 성능을 결정하는데 미치는 영향이 크다고 함
  • p.24에 로딩 시간의 8-90%가 프런트엔드에서 소비된다고 하는 걸 보면 static 서버에서 이미지 조회해오는 시간은 서버 응답시간으로 초록색으로 표시되기는 하지만 프런트엔드 시간이라고 치는 것 같음

웹 성능 예산

  • 웹 성능에 영향을 미치는 다양한 요소를 제어하는 한계값
  • 웹 페이지 파일 크기, 페이지 로딩 시간, 페이지에 포함된 이미지 파일 수 등
  • 메인 페이지의 모든 오브젝트 파일 크기는 10MB를 넘지 않도록 한다.
  • 모든 웹 페이지의 각 페이지 내 포함된 자바스크립트 크기가 1MB를 넘지 않아야 한다.
  • LTE 환경에서 모바일 기기의 Time to Interactive는 5초 미만이여야 한다.

Metric

Quantity based Metric

  • 이미지, 스크립트, 폰트 등 웹 페이지 제작에 필요한 요소들에 대한 한계값
    • 이미지 최대 크기
    • 웹 글꼴 최대 크기
    • 글꼴 최대 갯수
    • 스크립트 최대 크기
    • 스크립트 최대 갯수
    • HTML, CSS 최대 크기
    • 동영상 최대 크기
  • 정량 기반 지표가 같더라도 페이지 렌더링할 때 호출하는 순서나 레이아웃 설계 등으로 인해 페이지 성능이 달라질 수 있음

Timing based Metric

  • milestone timing이라고도 함
  • 정량 기반 지표의 단점을 보완하는 성능 예산
  • FCP, LCP, TTI, TBT, CLS 등 다양한 지표들 사용

Rule based Metric

  • Lighthouse, WebPageTest, PageSpeed 등 웹 사이트에서 측정한 점수를 지표로 사용
  • (당연하지만) 정량 기반 지표, 시간 기반 지표 개선하면 규칙 기반 지표도 높아짐

예산 측정 및 적용

  • 구체적인 예산을 설정한다음 기획, 마케팅에게 검토받으면 좋음

    스마트폰 사용자가 LTE 환경에서 로딩하는 시간이 5초 미만일 것

  • 새로운 버전 빌드 이후 배포 이전에 성능 예산 측정하는 방법으로 관리할 수도 있음

출처

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