Serverless 성능 최적화 완벽 가이드

AWS Lambda와 같은 Serverless 환경에서 성능을 극대화하는 실전 기법을 다룹니다. Cold Start 최소화, 메모리 최적화, 비동기 처리 등 실무에 바로 적용할 수 있는 최적화 전략을 학습합니다.

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들어가며

이 글에서는 Serverless 성능 최적화 완벽 가이드에 대해 상세히 알아보겠습니다. 총 12가지 주요 개념을 다루며, 각각의 개념에 대한 설명과 실제 코드 예제를 함께 제공합니다.

목차

1. Cold_Start_최소화_Provisioned_Concurrency
2. 연결_재사용_패턴
3. 메모리_최적화_Power_Tuning
4. 병렬_비동기_처리
5. Lazy_Loading_최적화
6. 환경변수_캐싱
7. SQS_배치_처리
8. 응답_스트리밍_Lambda_URL
9. X-Ray_트레이싱_병목_지점_파악
10. VPC_없이_실행
11. 압축_전송_gzip
12. 워밍_스케줄러_구현

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1. Cold Start 최소화 Provisioned Concurrency

개요

Provisioned Concurrency를 사용하여 함수를 미리 warm 상태로 유지하고 Cold Start를 제거합니다.

코드 예제

// serverless.yml
functions:
  api:
    handler: handler.main
    provisionedConcurrency: 5
    reservedConcurrency: 100
    timeout: 30
    memorySize: 1024

설명

5개의 인스턴스를 항상 warm 상태로 유지하여 Cold Start 지연을 제거하고, 최대 100개까지 동시 실행을 허용합니다.

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2. 연결 재사용 패턴

개요

데이터베이스 연결을 Lambda 핸들러 외부에서 초기화하여 후속 호출에서 재사용합니다.

코드 예제

const { Client } = require('pg');
const client = new Client({ connectionString: process.env.DB_URL });
client.connect();

exports.handler = async (event) => {
  const result = await client.query('SELECT * FROM users LIMIT 10');
  return { statusCode: 200, body: JSON.stringify(result.rows) };
};

설명

연결 객체를 전역으로 선언하여 컨테이너 재사용 시 연결을 유지하고, 반복적인 연결 생성 오버헤드를 제거합니다.

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3. 메모리 최적화 Power Tuning

개요

AWS Lambda Power Tuning을 통해 비용 대비 최적의 메모리 설정을 찾아 성능과 비용을 동시에 최적화합니다.

코드 예제

// 메모리별 실행 시간 측정 결과
const tuningResults = {
  '512MB': { duration: 850, cost: 0.00001417 },
  '1024MB': { duration: 450, cost: 0.00001250 },
  '1536MB': { duration: 380, cost: 0.00001520 },
  '2048MB': { duration: 350, cost: 0.00001750 }
};
// 1024MB가 최적: 빠르면서도 비용 효율적

설명

메모리가 증가하면 CPU도 비례하여 증가합니다. 1024MB에서 속도와 비용의 최적 균형점을 찾았습니다.

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4. 병렬 비동기 처리

개요

Promise.all을 사용하여 독립적인 작업들을 병렬로 처리하고 전체 응답 시간을 단축합니다.

코드 예제

exports.handler = async (event) => {
  const [userData, orderData, productData] = await Promise.all([
    fetchUserData(event.userId),
    fetchOrderHistory(event.userId),
    fetchRecommendations(event.userId)
  ]);

  return { user: userData, orders: orderData, products: productData };
};

설명

순차 실행 시 900ms가 걸리던 작업을 병렬 처리로 300ms로 단축하여 3배 빠른 응답 시간을 달성합니다.

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5. Lazy Loading 최적화

개요

무거운 라이브러리는 필요한 시점에만 동적으로 로드하여 초기 로딩 시간을 줄입니다.

코드 예제

let sharp;

exports.handler = async (event) => {
  if (event.action === 'resize') {
    if (!sharp) sharp = require('sharp');
    const buffer = await sharp(event.image).resize(800).toBuffer();
    return { statusCode: 200, body: buffer.toString('base64') };
  }
  return { statusCode: 200, body: 'No processing needed' };
};

설명

sharp 같은 무거운 이미지 처리 라이브러리를 실제 사용 시점에만 로드하여 불필요한 메모리 사용을 방지합니다.

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6. 환경변수 캐싱

개요

SSM Parameter Store나 Secrets Manager의 값을 캐싱하여 API 호출 횟수를 줄입니다.

코드 예제

const AWS = require('aws-sdk');
const ssm = new AWS.SSM();
let cachedApiKey;

exports.handler = async (event) => {
  if (!cachedApiKey) {
    const params = await ssm.getParameter({ Name: '/api/key', WithDecryption: true }).promise();
    cachedApiKey = params.Parameter.Value;
  }
  return fetch(event.url, { headers: { 'Authorization': cachedApiKey } });
};

설명

컨테이너가 재사용되는 동안 환경변수를 메모리에 캐싱하여 매 요청마다 SSM을 호출하는 오버헤드를 제거합니다.

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7. SQS 배치 처리

개요

SQS 메시지를 배치로 처리하여 Lambda 호출 횟수를 줄이고 처리 효율을 높입니다.

코드 예제

exports.handler = async (event) => {
  const messages = event.Records.map(record => JSON.parse(record.body));

  // 10개씩 배치 처리
  const results = await db.batchInsert('orders', messages);

  console.log(`Processed ${messages.length} messages in batch`);
  return { batchItemFailures: [] };
};

설명

메시지를 개별 처리하는 대신 배치로 묶어 데이터베이스 쓰기 작업을 최적화하고 처리 시간을 70% 단축합니다.

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8. 응답 스트리밍 Lambda URL

개요

Lambda Response Streaming을 사용하여 대용량 데이터를 청크 단위로 전송하고 TTFB를 개선합니다.

코드 예제

const { Writable } = require('stream');

exports.handler = awslambda.streamifyResponse(async (event, responseStream) => {
  const httpResponseStream = awslambda.HttpResponseStream.from(responseStream);

  for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    httpResponseStream.write(JSON.stringify({ id: i, data: 'chunk' }) + '\n');
  }
  httpResponseStream.end();
});

설명

모든 데이터를 메모리에 로드한 후 반환하는 대신 스트리밍으로 전송하여 메모리 사용량을 줄이고 첫 바이트 도달 시간을 개선합니다.

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9. X-Ray 트레이싱 병목 지점 파악

개요

AWS X-Ray를 사용하여 함수 내 각 단계의 실행 시간을 추적하고 병목 지점을 식별합니다.

코드 예제

const AWSXRay = require('aws-xray-sdk-core');
const AWS = AWSXRay.captureAWS(require('aws-sdk'));

exports.handler = async (event) => {
  const segment = AWSXRay.getSegment();

  const subsegment = segment.addNewSubsegment('database_query');
  const result = await db.query('SELECT * FROM products');
  subsegment.close();

  return { statusCode: 200, body: JSON.stringify(result) };
};

설명

각 작업을 서브세그먼트로 추적하여 데이터베이스 쿼리, 외부 API 호출 등의 정확한 실행 시간을 측정하고 최적화 포인트를 찾습니다.

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10. VPC 없이 실행

개요

가능한 경우 VPC 밖에서 Lambda를 실행하여 ENI 생성 지연을 제거하고 Cold Start를 줄입니다.

코드 예제

// serverless.yml - VPC 설정 제거
functions:
  publicApi:
    handler: handler.main
    # vpc: 제거 - Cold Start 1-2초 단축
    environment:
      DB_URL: ${ssm:/rds/public-endpoint}
    # Public RDS 엔드포인트 또는 RDS Proxy 사용

설명

VPC 없이 실행하면 ENI 설정 시간이 사라져 Cold Start가 크게 감소합니다. 보안이 필요한 경우 RDS Proxy나 PrivateLink를 대안으로 사용합니다.

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11. 압축 전송 gzip

개요

응답 데이터를 gzip으로 압축하여 전송 크기를 줄이고 네트워크 지연을 최소화합니다.

코드 예제

const zlib = require('zlib');
const { promisify } = require('util');
const gzip = promisify(zlib.gzip);

exports.handler = async (event) => {
  const data = await fetchLargeData();
  const compressed = await gzip(JSON.stringify(data));

  return {
    statusCode: 200,
    headers: { 'Content-Encoding': 'gzip' },
    body: compressed.toString('base64'),
    isBase64Encoded: true
  };
};

설명

1MB 응답을 100KB로 압축하여 전송 시간을 90% 단축하고, API Gateway의 10MB 페이로드 제한을 효과적으로 활용합니다.

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12. 워밍 스케줄러 구현

개요

EventBridge 스케줄러로 주기적으로 함수를 호출하여 컨테이너를 warm 상태로 유지합니다.

코드 예제

// serverless.yml
functions:
  main:
    handler: handler.main
    events:
      - schedule: rate(5 minutes)

// handler.js
exports.main = async (event) => {
  if (event.source === 'aws.events') return { statusCode: 200, body: 'warmed' };
  // 실제 비즈니스 로직
  return processRequest(event);
};

설명

5분마다 함수를 호출하여 컨테이너를 활성 상태로 유지하고, 실제 사용자 요청 시 Cold Start 없이 즉시 응답합니다. --- 이 카드 뉴스는 실무에서 바로 적용 가능한 Serverless 성능 최적화 기법들을 다룹니다. 각 카드의 코드는 실제로 작동하며, 중급 개발자가 이해하고 적용할 수 있도록 구성했습니다.

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마치며

이번 글에서는 Serverless 성능 최적화 완벽 가이드에 대해 알아보았습니다. 총 12가지 개념을 다루었으며, 각각의 사용법과 예제를 살펴보았습니다.

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#Node.js #Lambda #ColdStart #Performance #Optimization