1. Spring Cloud Gateway 소개

• 마이크로서비스 아키텍처(MSA)가 발전하면서 API Gateway의 중요성이 더욱 커지고 있습니다.
• Spring Cloud Gateway는 스프링 진영에서 제공하는 강력한 API Gateway 솔루션으로, 비동기-논블로킹 방식을 지원하며 다양한 기능을 제공합니다.

1.1 Gateway가 필요한 이유

• MSA 환경에서는 수많은 서비스들이 존재하며, 이들 간의 통신을 효율적으로 관리해야 합니다.
• 서비스가 적고 트래픽이 적을 때는 클라이언트에서 서비스를 직접 호출해도 큰 부담이 없습니다.
• 하지만 스케일이 커지면 공통 로직을 모든 서버에 적용하고 배포하는 것이 큰 부담이 됩니다.
• Gateway는 다음과 같은 장점을 제공합니다
  • 라우팅 및 프로토콜 변환 담당
  • 마이크로서비스의 중개자 역할 수행
  • 보안 및 모니터링을 위한 단일 제어 지점 제공
  • 클라이언트와 독립적인 서비스 확장 가능

2. 핵심 컴포넌트

• Spring Cloud Gateway는 세 가지 핵심 컴포넌트로 구성됩니다:

2.1 Route (라우트)

• Gateway의 기본 구성 요소
• ID, 목적지 URI, Predicate 집합, Filter 집합으로 구성
• Predicate가 true일 때 해당 라우트가 매칭됨

2.2 Predicate (조건부)

• Java 8의 Function Predicate를 사용
• ServerWebExchange를 통해 HTTP 요청의 모든 요소 검사 가능
• Path, Method, Host 등 다양한 조건으로 요청 매칭

2.3 Filter (필터)

• GatewayFilter 인스턴스로 구현
• 요청과 응답을 변형할 수 있는 기능 제공
• 전처리(Pre)와 후처리(Post) 로직 모두 구현 가능

3. 주요 활용 사례

3.1 유저 Passport 시스템

• Passport 시스템은 마이크로서비스 환경에서 사용자 인증을 효율적으로 처리하기 위한 중앙화된 인증 메커니즘입니다.
• 이 시스템은 다음과 같은 프로세스로 동작합니다:
  • 클라이언트 애플리케이션은 사용자의 고유 식별키(UUID, 토큰 등)를 포함하여 API를 호출합니다.
  • Gateway는 이 요청을 받아 인증 서버와 통신하여 Passport를 발급받습니다.
  • Passport에는 디바이스 식별자, OS 버전, 앱 버전과 같은 클라이언트 정보와 함께 사용자의 권한, 역할 등 상세 정보가 포함됩니다.
  • Gateway는 발급받은 Passport 정보를 직렬화하여 헤더에 포함시키고, 이를 대상 서비스로 전달합니다.
  • 각 마이크로서비스는 별도의 인증 서버 호출 없이 Passport에 포함된 정보를 활용하여 비즈니스 로직을 처리할 수 있습니다.
• 이러한 방식은 인증 로직을 중앙화하고, 각 서비스의 부하를 줄이며, 일관된 사용자 정보 관리를 가능하게 합니다.

3.2 종단간 암호화

• Gateway를 통한 종단간 암호화는 민감한 데이터를 안전하게 전송하기 위한 핵심 보안 기능입니다. 이 과정은 다음과 같이 진행됩니다:
• 클라이언트는 공유된 암호화 키나 공개키를 사용하여 요청 본문을 암호화합니다. 이때 AES, RSA 등 강력한 암호화 알고리즘이 사용됩니다.
• Gateway는 수신한 암호화된 데이터를 검증하고, 적절한 복호화 키를 사용하여 원본 데이터로 변환합니다.
• 복호화된 데이터는 내부 네트워크에서 마이크로서비스로 안전하게 전달됩니다.
  • 내부 마이크로서비스들은 복호화된 평문 데이터를 직접 처리할 수 있습니다.
  • 각 서비스는 암호화/복호화 로직을 구현할 필요가 없습니다.
• 필요한 경우, Gateway는 응답 데이터도 동일한 방식으로 암호화하여 클라이언트에게 전송할 수 있습니다.
• 이러한 암호화 체계는 중간자 공격(MITM)을 방지하고, 민감한 정보의 유출을 막는 데 효과적입니다.
• 특히 금융 거래나 개인정보 처리와 같은 보안이 중요한 작업에서 필수적입니다.

3.3 Request sanitization

• 먼저 Gateway에서 클라이언트로부터 오는 요청을 sanitize할 수 있습니다.
• 잘못된 요청이나 악의적인 데이터를 필터링하여 안전한 형태로 변환합니다.
• Spring Cloud Gateway는 Filter Chain을 통해 요청을 조작할 수 있습니다.

3.4 Circuit Breaker 패턴

경고

마이크로서비스 환경에서는 하나의 서비스 장애가 전체 시스템에 영향을 줄 수 있습니다. Circuit Breaker를 통해 장애 전파를 방지하고 시스템 안정성을 확보할 수 있습니다.

4. 모니터링과 운영

4.1 로깅

• 모든 요청/응답에 대한 Route ID 기록
• Method, URI, 상태 코드 등 상세 정보 저장
• Elasticsearch를 통한 로그 분석

4.2 메트릭

• Gateway 모니터링을 위한 주요 메트릭:
• 시스템 메트릭
  • CPU, Memory 사용량
  • 네트워크 트래픽 (RX/TX)
  • 시스템 리소스 현황
• 애플리케이션 메트릭
  • JVM 스레드 상태
  • GC 현황
  • Route별 처리 통계

5. Spring Cloud Gateway의 동작 방식

1. 클라이언트가 Gateway로 요청을 보냄
2. Gateway Handler Mapping이 요청을 분석
3. 매칭되는 라우트가 있다면 Gateway Web Handler로 전달
4. Filter Chain을 통해 요청 처리
   • Pre-filter 로직 실행
   • 프록시 요청 처리
   • Post-filter 로직 실행

팁

URI에 포트가 지정되지 않은 경우, HTTP는 80, HTTPS는 443이 기본값으로 사용됩니다.

6. 마치며

• Spring Cloud Gateway는 MSA 환경에서 필수적인 컴포넌트입니다.
• 중앙 집중식 관리를 통해 트래픽 모니터링, 속도 제한, 보안 정책 적용 등을 효율적으로 수행할 수 있으며, 이는 대규모 마이크로서비스 클러스터의 안정적인 운영을 가능하게 합니다.