Rate-Limiter 패턴

개요

Rate-Limiter 패턴은 클라이언트 또는 요청 단위로 호출 빈도를 제한하여 시스템의 과부하를 방지하고, 자원의 공정한 분배를 보장하는 마이크로서비스 아키텍처 패턴입니다. 이 패턴은 API Gateway, 백엔드 서버, 인증 시스템 등 다양한 위치에서 적용되며, DDoS 대응, API 남용 방지, QoS 유지 등 현대 웹 서비스의 안정성과 확장성을 확보하는 핵심 요소로 자리잡고 있습니다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	Rate-Limiter는 지정된 시간 간격 내에 수용 가능한 최대 요청 수를 제한하는 시스템 보호 메커니즘입니다.
목적	트래픽 폭주로 인한 시스템 성능 저하 방지 및 공정한 리소스 배분
필요성	과도한 요청에 의해 발생하는 서버 과부하, 비용 증가, 보안 위협 대응 필요

Rate-Limiter는 “과하지도, 부족하지도 않게” 요청을 통제하는 규칙입니다.

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2. 패턴 특징

특징	설명	이점
요청 수 제한	사용자가 정해진 횟수 이상 요청하지 못하도록 제한	서버 부하 관리, 트래픽 예측 가능
시간 간격 기준	1초, 1분, 1시간 등 윈도우 기반 제어	초당 트래픽 관리 등 세밀한 제어 가능
사용자/클라이언트 기반	API Key, IP, JWT 등 기준에 따른 제한	악의적 사용자 선별 가능
상태/무상태 방식 모두 지원	Local(메모리)/Distributed 방식 모두 가능	분산 시스템에서도 적용 유연성 확보

Rate-Limiter는 서비스 품질 보장과 비용 최적화를 동시에 실현합니다.

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3. 알고리즘 및 구현 방식

알고리즘	설명	장단점
Fixed Window	고정된 시간 구간 내 요청 수 제한	구현 간단, 단점: 스파이크에 민감함
Sliding Window	시간 구간을 슬라이딩하여 평균 분포 제한	요청 분산 효과, 상대적으로 복잡함
Token Bucket	일정 시간마다 토큰 발급, 요청마다 소모	유연한 버스트 처리 가능
Leaky Bucket	정해진 속도로 요청 처리, 큐 형태	안정적인 흐름, 큐 초과 시 차단 발생

많은 API Gateway(예: Kong, Envoy)는 Token Bucket을 기본 제공합니다.

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4. 주요 적용 위치 및 구성

위치	설명	적용 기술 예시
클라이언트 SDK	요청 전 미리 제한 확인	모바일 앱 RateLimiter 라이브러리
API Gateway	중앙 집중적 트래픽 제어	Kong, AWS API Gateway, NGINX
백엔드 서비스	비즈니스 로직 보호 목적	Redis 기반 rate-limiter, Guava RateLimiter
인증 서버	로그인/인증 요청 보호	Brute-force 공격 방어에 효과적

멀티테넌트 SaaS 구조에서는 테넌트별 제한 정책 설계가 중요합니다.

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5. 장점 및 효과

장점	설명	기대 효과
시스템 안정성 보장	대량 요청으로부터 인프라 보호	SLA 유지, 장애 예방
비용 통제 가능	불필요한 요청 차단으로 리소스 절감	API 남용 방지, 예산 예측 가능
보안 강화	인증 시도 제한으로 공격 방어	DoS, Credential Stuffing 완화
사용자 공정성 확보	자원 독점 사용자 제어	전체 사용자 만족도 향상

Rate-Limiter는 기술적 보호막이자 비즈니스 수단입니다.

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6. 도입 사례 및 고려사항

사례	설명	고려사항
페이먼트 시스템	트랜잭션 처리량 제한으로 정합성 유지	요청 손실에 대한 재시도 정책 병행 필요
공공 API	일별 무료 호출 수 제한 설정	사용자 인증 기반 정책 설계 필요
메신저/채팅 앱	메시지 발송률 제한으로 스팸 방지	사용자별 상태 관리 구조 고려 필요
SaaS 서비스	고객 등급별 호출 제한 적용	요금제와 연계된 정책 정합성 확보 필요

Rate-Limiter 도입 시에는 우회 가능성, 캐시/분산 동기화 이슈, 정책 설정 유연성도 함께 고려해야 합니다.

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7. 결론

Rate-Limiter 패턴은 현대 디지털 서비스에서 기본 제공되어야 할 아키텍처적 안정성 장치입니다. 간단한 구현으로도 큰 효과를 발휘하며, 시스템 보호, 사용자 경험, 운영 비용 최적화를 모두 만족시킬 수 있습니다. 다양한 알고리즘과 기술로 구성할 수 있으며, 트래픽 제어 전략의 핵심 축으로 활용될 수 있습니다. “얼마나 요청을 받을 것인가”는 이제 비즈니스 전략의 일부입니다.