(Spring Boot) MySql의 Named Lock을 활용한 동시성 이슈 해결

Posted Nov 14, 2023

By Hyunseok Ko 6 min read

포스팅에 첨부된 코드는 예시 코드임을 명시합니다.

문제 상황

회사에서 운영하는 이벤트 앱은 응모하면 당첨자를 선발하는 간단한 이벤트만을 대상으로 하고 있었다. 하지만 외부에서 쿠폰 관련 이벤트 사업이 들어왔고, 내가 담당하게 되었다. 대략적인 로직은 다음과 같다.

어드민 서버로 핀 번호 리스트를 포함한 요청을 보내 쿠폰 발행
유저가 앱을 통해 쿠폰 발급

하지만 유저가 앱을 통해 쿠폰을 발급할 때 동시성 문제가 발생할 수 있다. 두 유저가 동시 접근하여 경쟁 상태(race condition)이 발생할 수 있고, 한 유저가 어뷰징을 통해 발급 가능한 쿠폰 개수보다 많은 쿠폰을 발급 받아갈 수도 있다. 이를 해결하기 위해 여러 Lock을 고려하게 되었는데, 배포 서버가 elastic beanstalk임을 고려했을 때 MySql의 Named Lock을 활용한 분산락을 구현하기로 결정했다.

ps. 사실 이와 같은 문제 상황에서 Redis나 Zookeeper를 활용하여 분산락 환경을 구성해주는 경우가 많다고 한다. 하지만 처음부터 MySQL을 사용하고 있던 점, 인프라를 추가 구성했을 시 시간 및 비용 등의 리소스가 우려되는 점을 고려했을 때 Named Lock으로 구현하는 것이 맞다고 판단 되었다.

MySql의 Named Lock

Named Lock은 말 그대로 이름(name)을 통해 Lock을 건다. 이름을 통해 Lock을 걸고, 작업을 완료한 후 Lock을 해제하는 식으로 동작한다. MySql 5.7 미만의 버전에서는 동시에 하나의 잠금만 획득 가능했지만, 5.7 이상부터는 여러 개의 잠금 획득이 가능하다.

  
✅ MySQL 5.7 미만 : 동시에 `하나`의 잠금만 획득 가능, 잠금 이름 글자수 `무제한`
✅ MySQL 5.7 이상 : 동시에 `여러`개 잠금 획득 가능, 잠금 이름 글자수 `60자 제한`

GET_LOCK(str, timeout)

입력받은 이름(str)으로 timeout초 동안 Lock 획득 시도
timeout이 음수 → Lock을 획득할 때까지 무한 대기
한 세션에서만이 잠금 점유 가능
Transaction의 커밋이나 롤백의 영향을 받지 않음
Return
- 1(성공)
- 0(실패)
- null(에러)

RELEASE_LOCK(str)

입력받은 이름(str)의 Lock 해제
Return
- 1(해제 성공)
- 0(현재 스레드에서 획득한 Lock이 아님)
- null(Lock이 존재하지 않음)

NamedLockTemplate.java

  
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class NamedLockTemplate {

	private final NamedParameterJdbcTemplate namedParameterJdbcTemplate;
	private static final String GET_LOCK = "SELECT GET_LOCK(:userLockName, :timeoutSeconds)";
	private static final String RELEASE_LOCK = "SELECT RELEASE_LOCK(:userLockName)";

	public <T> T executeWithLock(String userLockName, int timeoutSeconds, Supplier<T> supplier) {
		try {
			getLock(userLockName, timeoutSeconds);
			return supplier.get();
		} finally {
			releaseLock(userLockName);
		}
	}

	private void getLock(String userLockName, int timeoutSeconds) {
		Map<String, Object> params = Map.of(
			"userLockName", userLockName,
			"timeoutSeconds", timeoutSeconds
		);

		Integer result = namedParameterJdbcTemplate.queryForObject(GET_LOCK, params, Integer.class);
		checkResult(result);
	}

	private void releaseLock(String userLockName) {
		Map<String, Object> params = Map.of("userLockName", userLockName);

		Integer result = namedParameterJdbcTemplate.queryForObject(RELEASE_LOCK, params, Integer.class);
		checkResult(result);
	}

	private void checkResult(Integer result) {
		if (isNull(result) || result != 1) {
			throw new LockException("locked.resource");
		}
	}
}

처음엔 JpaRepository에서 @Query 어노테이션을 통해 구현했는데, Jpa를 활용하는 패러다임에 맞지 않은 것 같아 고민하다가 우아한 기술 블로그를 보고 수정하게 되었다.

CouponEntryService.java

  
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class UserUseCouponService {
    . . .
    private final NamedLockTemplate namedLockTemplate;
    . . .

    @Transactional
	public void issueCouponWithNamedLock(User user, Event event) {
		namedLockTemplate.executeWithLock(
			COUPON_ISSUE_LOCK_NAME,
			COUPON_ISSUE_LOCK_TIMEOUT,
			() -> issueCoupon(user, event)
		);
	}
    . . .
}

쿠폰을 발급할 때 발급 가능한 쿠폰이 있는지 조회 후 엔트리를 생성하기 때문에 두 쿼리를 묶어 issueCoupon() 메서드를 구현하고, 쿼리 시작 전에 Lock 획득, 종료 시 Lock 해제를 하였다.

테스트 코드

  
. . .
	@Test
	void concurrencyTest() throws InterruptedException {
		// given
        List<User> users = userRepository.findAll();

        int threadCount = 10000;
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(32);
		CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);
		
		// when
		AtomicInteger j = new AtomicInteger(1);
		for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
			executorService.submit(() -> {
				try {
					couponEntryService.issueCouponWithNamedLock(users.get(j.getAndIncrement()), event);
				} finally {
					latch.countDown();
				}
			});
		}

		latch.await();

		// then
		List<CouponEntry> entries = couponEntryRepository.findAll();

		assertThat(entries.size()).isEqualTo(50);
	}
. . .

10,000명의 유저가 50개의 쿠폰을 두고 경쟁하는 상황을 예시로 테스트를 진행하였고, 결과는 다음과 같다.

References

Spring, 트러블 슈팅