AWS 대규모 채팅 시스템 설계 - 1주차

채팅 시스템 설계

인프사 요구 조건

• 평균적으로 약 1000명의 유저가 해당 서비스를 사용
  • 최대 동시 접속 사용자 수 500명 예상
• 초당 약 50건의 메시지 전송 처리 필요
• 최대 6개월간 메시지 내역 보관 필요
• 메시지 전송 지연 시간은 2초 이내

더 생각해보기 - 심화 조건

• 그룹 채팅 지원: 최대 100명까지 참여 가능한 그룹 채팅방 제공
• 첨부 파일: 채팅에서 최대 10MB 크기의 파일 첨부 기능 지원
• 오프라인 메시지 처리: 사용자가 오프라인 상태일 때 메시지 저장 및 재접속 시 동기화
• 멀티 디바이스 지원: 동일 계정으로 최대 3개 기기 동시 접속 지원 (동일 계정 접속 수 제한)

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주제: 아티스트가 되어보세요 페이크 버블 (미정)

• 방장: 아티스트 라벨을 달고 연예인처럼 화려한 디자인 하에서 채팅을 남김
  • 방을 만드려면 비밀번호를 입력 → 비밀번호로만 방장 로그인 가능 (필수)
  • 웬투밋처럼 하면 로그인 구현 간단!!
  • 회원 정보 만들 필요 X, 각 채팅방만 고유 O
  • 프로필 사진 업로드 용으로 S3 사용
• 익명: 익명으로 채팅을 남김 (로그인 필요 x)
• 방장과 익명유저 각자의 시점에서 채팅 UI는 서로 반대로 렌더링 (본인이 쓰는 쪽이 우측)
• 각 채팅방의 URL은 고유함 (링크가 UUID)

유저 시나리오

프로토타입

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1주차에는 주제를 정하고 필요한 기술과 아키텍처 초안을 정하는 시간을 가졌다. 

대규모 실시간 채팅 시스템이다보니 클라이언트와 서버 간에 양방향 실시간 통신이 가능한 Websocket 프로토콜을 사용하기로 했다.

 

Websocket의 특징

• 웹 소켓은 본질적으로 양방향이다. (Web-sockets are bi-directional in nature)
• 웹 소켓을 사용하여 개발된 연결은 참가자(클라이언트 또는 서버) 중 하나가 연결을 종료하기 전까지지속된다.
• 웹 소켓은 HTTP를 사용하여 연결을 시작한다.

 

Websocket을 이용한 채팅시스템 설계

Websocket API - Lambda - DynamoDB

 

AWS CloudFormation 으로 인프라 생성

*AWS Cloudformation

인프라를 코드로 관리하는 서비스

서버, 데이터베이스, 네트워크 구성 등 인프라를 일일이 수동으로 생성하지 않고, YAML/JSON 파일에 인프라 구성을 코드로 작성해서 자동으로 배포/관리할 수 있게 해줌.

-> Lambda, DynamoDB 생성

ws-chat-app.yaml

0.02MB

 

1. 채팅 메세지 저장 

AWS DynamoDB

 

2. 유저 데이터, 채팅방 데이터 저장

AWS RDS (MySQL)

 

3. 메세지 큐

AWS ElasticCache(Redis Pub/Sub) vs AWS SQS

특성Amazon SQSRedis

특성	AWS SQS	Redis
주요 사용 사례	백오피스 작업 큐, 이메일 전송 대기열, 비동기 데이터 처리	캐싱, 세션 관리, 실시간 데이터 업데이트, 분산 락
주요 특징	- 완전 관리형- 표준 큐와 FIFO 큐 지원- 자동 확장 가능	- 메모리 기반 처리 속도 - 단순한 데이터 구조 지원 - Pub/Sub 모델 지원
기반 저장소	AWS 인프라 기반 (클라우드 저장소 활용)	메모리 기반 저장소 (휘발성 데이터 처리에 유리)
메시지 순서 보장	표준 큐와 FIFO 큐 선택 가능	순서 보장 기본 제공하지 않음, 구현 필요
확장성	자동 확장 가능 (AWS 인프라 활용)	노드 추가를 통한 클러스터 확장 가능
프로토콜	AWS API (HTTP/HTTPS 방식)	Redis 자체 프로토콜 (TCP 기반)
내결함성	다중 가용 영역으로 데이터 손실 방지	기본적으로 데이터 복제 및 클러스터링 가능
성능 특성	비용 효율적이고 확장 가능한 처리 용량	고속 데이터 접근 및 처리 속도, 지연시간 짧음
운영 및 관리	완전 관리형 서비스로 설정 및 관리 간소화	단순한 설정과 클러스터링 구성 가능
장점	- 완전 관리형으로 인프라 관리 필요 없음- 유연한 스케일링	- 빠른 응답 속도 - 다양한 데이터 구조 지원 - Pub/Sub 기능 강력
단점	- FIFO 큐 사용 시 처리 비용 증가- API 호출 수에 따른 요금 발생	- 데이터가 휘발성으로 사라질 수 있음 - 메시지 순서 보장 어려움

 

 

4. API 서버

AWS EC2, AWS VPC

 

5. 트래픽 제어

ALB Loadbalancer