E-Commerce MSA 프로젝트

주의 : 전체적인 MSA 학습을 위한 프로젝트이며 디테일한 기능구현에서 미흡함이 있습니다.

1. 프로젝트 개요

모놀리식 구조를 8개의 마이크로서비스로 분리한 E-Commerce 시스템 구현
Apache Kafka 기반 Event-Driven Architecture로 서비스 간 비동기 통신
Saga 패턴을 통한 분산 트랜잭션 처리 및 보상 트랜잭션 구현
Redis 분산 락을 활용한 동시성 제어 및 재고 관리
OpenFeign을 통한 마이크로서비스 간 동기 통신 구현
Docker 컨테이너화 및 Docker Compose를 통한 로컬 개발 환경 구축
Micrometer Tracing + Zipkin으로 분산 추적 환경 구축, 서비스 간 호출 흐름 시각화

2. 아키텍처 다이어그램

서비스 구성

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      API Gateway (8080)                         │
│                  (Spring Cloud Gateway)                          │
└────────────────────────┬────────────────────────────────────────┘
                         │
        ┌────────────────┼────────────────┐
        │                │                │
        ▼                ▼                ▼
┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
│User Service  │  │Order Service │  │Product Svc   │
│   (8081)     │◄─│   (8082)     │◄─│   (8087)     │
└──────────────┘  └──────┬───────┘  └──────────────┘
                         │
        ┌────────────────┼────────────────┐
        │                │                │
        ▼                ▼                ▼
┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
│Inventory Svc │  │Payment Svc   │  │Delivery Svc  │
│   (8084)     │  │   (8085)     │  │   (8086)     │
└──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘
                         │
                         ▼
                  ┌──────────────┐
                  │Notification  │
                  │Service (8088)│
                  └──────────────┘

        ┌────────────────────────────────┐
        │   Apache Kafka (9092)          │
        │   - order-created              │
        │   - inventory-reserved         │
        │   - payment-completed          │
        │   - delivery-started           │
        └────────────────────────────────┘

        ┌────────────────────────────────┐
        │   Redis (6379)                 │
        │   - 분산 락 (재고 동시성 제어)  │
        └────────────────────────────────┘

주요 특징

동기 통신 (OpenFeign): Order → User, Order → Product (가격 검증)
비동기 통신 (Kafka): Saga 패턴 기반 이벤트 체인
분산 락 (Redis): 재고 차감 시 동시성 제어
Circuit Breaker: User Service 장애 시 fallback 동작
분산 추적 (Zipkin): 서비스 간 호출 흐름 시각화

3. 기술 스택

Backend

Java 21, Spring Boot 3.1.5
Spring Cloud 2022.0.4: Gateway, OpenFeign
Apache Kafka: 비동기 메시징 (Event-Driven Architecture)
Redis: 분산 락 (Redisson)
Resilience4j: Circuit Breaker, Fallback
Micrometer Tracing + Brave: 분산 추적
Zipkin: 트레이싱 서버
MySQL: RDBS

Infra

Docker: 컨테이너화
Docker Compose: 로컬 개발 환경
Kubernetes: 프로덕션 배포 (예정)

4. 마이크로서비스 구성

4.1 User Service (8081)

사용자 정보 관리
사용자 검증 API 제공
H2 in-memory database

4.2 Order Service (8082)

주문 생성 및 관리
Saga 오케스트레이터 역할
User/Product Service 호출 (OpenFeign)
Kafka 이벤트 발행: order-created

4.3 Product Service (8087) ⭐ 신규

상품 정보 관리 (카탈로그)
가격 정보 제공 (서버 측 가격 검증)
카테고리별 상품 조회
주문 시점 스냅샷 데이터 제공

4.4 Inventory Service (8084)

재고 관리 및 확보
Redis 분산 락 기반 동시성 제어
Saga 보상 트랜잭션 구현 (재고 복구)
Kafka 이벤트 처리: order-created → inventory-reserved

4.5 Payment Service (8085)

결제 처리 (시뮬레이션)
Kafka 이벤트 처리: inventory-reserved → payment-completed

4.6 Delivery Service (8086)

배송 시작 처리
Kafka 이벤트 처리: payment-completed → delivery-started

4.7 Notification Service (8088)

알림 발송 (이메일, SMS 시뮬레이션)
Kafka 이벤트 구독: order-created, delivery-started, delivery-completed

4.8 API Gateway (8080)

단일 진입점 (Single Entry Point)
라우팅 및 로드 밸런싱
인증/인가 (예정)

5. 주요 기능 및 패턴 구현

1) Saga 패턴 (분산 트랜잭션) ⭐ 핵심

E-Commerce의 주문 프로세스를 Choreography 기반 Saga로 구현

정상 플로우:

Order Created → Inventory Reserved → Payment Completed → Delivery Started → Completed

보상 트랜잭션 플로우 (결제 실패 시):

Order Created → Inventory Reserved → Payment Failed
                      ↓                    ↓
                재고 복구 (Release)    Order Cancelled

구현 상세:

Kafka 이벤트 체인으로 각 단계 연결
PaymentFailedEvent에 productId, quantity 포함하여 재고 복구 가능
Inventory Service가 payment-failed 토픽을 구독하여 자동 롤백

2) Redis 분산 락 (동시성 제어) ⭐ 핵심

재고 차감 시 Race Condition 방지

문제 시나리오:

100명이 마지막 1개 재고 동시 주문 시 음수 재고 발생

해결 방법:

Redisson 기반 분산 락 구현
@DistributedLock 커스텀 어노테이션 + AOP
SpEL 표현식으로 상품별 동적 락 키 생성 (inventory:lock:#productId)
Lock 타임아웃: 5초, Lease Time: 3초 (데드락 방지)

효과:

동시 요청 시 1개만 성공, 나머지는 "재고 부족" 응답
재고 음수 발생 방지

3) 서버 측 가격 검증 (보안) ⭐ 핵심

클라이언트가 가격을 조작할 수 없도록 서버에서 가격 계산

Before (취약점):

POST /orders
{
  "userId": 1,
  "productName": "MacBook Pro",
  "price": 1,  // 클라이언트가 1원으로 조작 가능!
  "quantity": 1
}

After (보안 강화):

POST /orders
{
  "userId": 1,
  "productId": 1,  // 상품 ID만 전달
  "quantity": 1
}
// 서버가 Product Service에서 실제 가격(3,500,000원)을 조회하여 계산

4) 마이크로서비스 아키텍처

8개 독립 서비스로 분리 (User, Order, Product, Inventory, Payment, Delivery, Notification, Gateway)
Database per Service 패턴 (각 서비스 독립 DB)
RESTful API 설계

5) API Gateway (Spring Cloud Gateway)

단일 진입점을 통한 라우팅
서비스별 로드 밸런싱
인증/인가 처리 (예정)

6) 서비스 간 통신

동기 통신 (OpenFeign): 즉시 응답 필요 (사용자 검증, 가격 조회)
비동기 통신 (Kafka): 이벤트 기반 처리 (알림, Saga 플로우)
Service Discovery: Kubernetes Service DNS (운영), URL 직접 지정 (로컬)

7) 장애 대응 (Resilience4j)

Circuit Breaker: 장애 전파 차단
Fallback: User Service 장애 시 기본값 반환
설정: 10번 중 50% 실패 시 Circuit Open

8) 분산 추적 (Micrometer + Zipkin)

Trace ID/Span ID: 서비스 간 요청 흐름 추적
B3 Propagation: OpenFeign 호출 시 trace context 자동 전파
Zipkin UI: 서비스 의존성 그래프 및 성능 시각화

9) 가격 스냅샷 패턴

주문 시점의 가격을 저장하여 이후 가격 변동에 영향받지 않도록 처리

Order Entity:

productId: Product Service 참조 (현재 정보 조회 가능)
productName: 주문 시점 스냅샷 (상품명 변경 시에도 유지)
unitPrice: 주문 시점 단가 (BigDecimal)
totalPrice: 서버 계산 총액 (단가 × 수량)

6. 개발 타임라인

Phase 1: 기본 MSA 구성

User/Order 서비스 분리
Spring Cloud Gateway 구축
Circuit Breaker 적용
Micrometer + Zipkin 분산 추적

Phase 2: E-Commerce 확장 (현재)

Product Service 신규 구축: 서버 측 가격 검증 보안 강화
Inventory Service 리팩토링: productName → productId 기반으로 전환
Payment/Delivery Service 추가: 전체 주문 프로세스 구현
Saga 패턴 구현: Choreography 방식의 분산 트랜잭션
Redis 분산 락: 동시성 제어 및 재고 무결성 보장
Notification Service: 비동기 알림 발송

Phase 3: 프로덕션 준비 (예정)

Kubernetes 배포
Outbox Pattern (트랜잭셔널 메시징)
멱등성 처리 (Idempotency)
API 인증/인가 (JWT, OAuth2)
모니터링 (Prometheus, Grafana)
CI/CD 파이프라인

7. 실행 방법

7.1 로컬 개발 환경 (Docker Compose)

# 1. 전체 빌드
./gradlew clean build -x test

# 2. Docker Compose로 전체 시스템 시작
docker-compose up -d --build

# 3. 서비스 상태 확인
docker-compose ps

# 4. 특정 서비스 로그 확인
docker-compose logs -f order-service
docker-compose logs -f inventory-service

# 5. 종료
docker-compose down

7.2 접속 URL

API Gateway: http://localhost:8080
User Service: http://localhost:8081
Order Service: http://localhost:8082
Inventory Service: http://localhost:8084
Payment Service: http://localhost:8085
Delivery Service: http://localhost:8086
Product Service: http://localhost:8087
Notification Service: http://localhost:8088
Zipkin UI: http://localhost:9411
Kafka UI: http://localhost:9000 (Kafdrop)

7.3 E-Commerce 주문 플로우 테스트

# 1. 상품 조회
curl http://localhost:8087/products | jq

# 2. 특정 상품 상세 정보
curl http://localhost:8087/products/1 | jq
# Response: {"id":1,"name":"MacBook Pro 16","price":3500000,...}

# 3. 주문 생성 (productId만 전달, 가격은 서버에서 계산!)
curl -X POST http://localhost:8082/orders \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "userId": 1,
    "productId": 1,
    "quantity": 1
  }' | jq

# 4. 사용자별 주문 조회
curl "http://localhost:8082/orders?userId=1" | jq

# 5. 재고 확인
curl http://localhost:8084/inventory/1 | jq

7.4 Saga 플로우 확인 (터미널 여러 개 사용)

# Terminal 1: Order Service 로그
docker-compose logs -f order-service

# Terminal 2: Inventory Service 로그
docker-compose logs -f inventory-service

# Terminal 3: Payment Service 로그
docker-compose logs -f payment-service

# Terminal 4: Delivery Service 로그
docker-compose logs -f delivery-service

# Terminal 5: Notification Service 로그
docker-compose logs -f notification-service

# Terminal 6: 주문 생성
curl -X POST http://localhost:8082/orders \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"userId": 1, "productId": 1, "quantity": 1}'

# 로그에서 Saga 이벤트 체인 확인:
# Order → order-created 발행
# Inventory → 재고 확보 → inventory-reserved 발행
# Payment → 결제 처리 → payment-completed 발행
# Delivery → 배송 시작 → delivery-started 발행
# Notification → 각 단계마다 알림 발송

7.5 동시성 테스트 (분산 락 검증)

# 시나리오: 100명이 마지막 1개 재고 동시 주문

# 1. 재고 확인
curl http://localhost:8084/inventory/1 | jq
# {"productId":1,"quantity":1}

# 2. 100개 동시 요청 발생
for i in {1..100}; do
  curl -X POST http://localhost:8082/orders \
    -H "Content-Type: application/json" \
    -d '{"userId":1,"productId":1,"quantity":1}' &
done
wait

# 3. 결과 확인
# - 1개 주문만 성공 (200 OK)
# - 99개 주문 실패 (재고 부족)
# - 재고: 0개 (음수 아님!)

# 4. Redis 락 상태 확인
docker exec -it redis redis-cli
> KEYS inventory:lock:*
> TTL inventory:lock:1  # 락이 자동으로 해제되었는지 확인

7.6 보상 트랜잭션 테스트

# 시나리오: 재고 부족으로 주문 실패 시 정상 롤백

# 1. 재고 확인
curl http://localhost:8084/inventory/1 | jq
# {"productId":1,"quantity":5}

# 2. 재고보다 많은 수량 주문
curl -X POST http://localhost:8082/orders \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"userId":1,"productId":1,"quantity":999}' | jq

# 3. 로그 확인
docker-compose logs inventory-service | grep "재고 부족"
# ⚠️ 재고 부족 - productId: 1, 요청: 999, 현재: 5
# 📤 inventory-failed 이벤트 발행

docker-compose logs order-service | grep "주문 취소"
# ❌ 주문 취소 처리 - orderId: X

# 4. 재고 재확인 (변동 없어야 함)
curl http://localhost:8084/inventory/1 | jq
# {"productId":1,"quantity":5}  ← 원상태 유지 ✅

7.7 Zipkin 분산 추적 확인

# 1. 주문 생성
curl -X POST http://localhost:8082/orders \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"userId":1,"productId":1,"quantity":1}'

# 2. Zipkin UI 접속
open http://localhost:9411

# 3. 확인 사항:
# - Service Name: order-service 선택
# - Find Traces 클릭
# - 서비스 간 호출 흐름: Order → User → Product → Inventory
# - 각 서비스의 응답 시간 확인
# - 동일 Trace ID로 연결된 Span 확인

8. 학습 포인트 및 기술적 도전

8.1 실무 수준의 보안 구현

문제: 클라이언트가 가격을 조작하여 1원에 상품 구매 가능
해결: Product Service 신규 구축 + 서버 측 가격 검증
학습: 금액 관련 데이터는 절대 클라이언트 입력을 믿으면 안 됨

8.2 분산 시스템의 동시성 제어

문제: 100명이 동시 주문 시 재고 음수 발생
해결: Redis 분산 락 (Redisson) + AOP 기반 커스텀 어노테이션
학습: 단일 서버 락(@Synchronized)은 MSA에서 무용지물, 분산 락 필수

8.3 Saga 패턴의 보상 트랜잭션

문제: 결제 실패 시 이미 차감된 재고 복구 방법 부재
해결: Kafka 이벤트에 productId/quantity 포함 + Compensating Transaction
학습: 분산 트랜잭션은 2PC가 아닌 Saga 패턴으로 해결

8.4 데이터 일관성 보장

문제: 문자열 기반 productName으로 오타 발생 (재고 조회 실패)
해결: productId 기반 아키텍처 전환 (Product Service와 1:1 매칭)
학습: 외래키 대신 ID 참조로 서비스 간 느슨한 결합 유지

8.5 Spring Boot 3.x 분산 추적 이슈

문제: OpenFeign 호출 시 trace context가 자동 전파되지 않음
해결: feign-micrometer 의존성 추가 + B3 Propagation 설정
학습: Spring Boot 3.x는 Sleuth가 제거되어 Micrometer Tracing으로 전환

8.6 Database per Service 패턴

장점: 서비스 독립성, 기술 스택 자유도
단점: JOIN 불가, 데이터 중복 (스냅샷 패턴으로 해결)
학습: 주문 시점의 상품명/가격을 Order 테이블에 저장 (가격 변동 영향 없음)

9. 관련 문서

10. 프로젝트 구조

MSA-SpringCloud-Kubernetes/
├── common/                      # 공통 이벤트 클래스 (Kafka)
│   └── src/main/java/com/example/common/event/
│       ├── OrderCreatedEvent.java
│       ├── InventoryReservedEvent.java
│       ├── PaymentCompletedEvent.java
│       └── DeliveryStartedEvent.java
├── user-service/                # 사용자 관리 (8081)
├── order-service/               # 주문 관리 (8082)
│   ├── client/
│   │   ├── UserClient.java      # OpenFeign
│   │   └── ProductClient.java   # OpenFeign
│   └── kafka/
│       └── SagaEventConsumer.java
├── product-service/             # 상품 관리 (8087) ⭐ 신규
│   ├── entity/Product.java
│   ├── dto/ProductResponse.java
│   └── controller/ProductController.java
├── inventory-service/           # 재고 관리 (8084)
│   ├── annotation/
│   │   └── DistributedLock.java # 커스텀 어노테이션
│   ├── aop/
│   │   └── DistributedLockAop.java
│   ├── config/
│   │   └── RedisConfig.java
│   └── service/
│       └── InventoryService.java
├── payment-service/             # 결제 처리 (8085)
├── delivery-service/            # 배송 관리 (8086)
├── notification-service/        # 알림 발송 (8088)
├── gateway/                     # API Gateway (8080)
├── docs/                        # 프로젝트 문서
│   ├── E-Commerce-Production-Improvements.md
│   ├── resilience4j-patterns.md
│   ├── Circuit-Breaker-QNA.md
│   └── Zipkin-Distributed-Tracing.md
├── docker-compose.yml           # 로컬 개발 환경
└── README.md

11. 기여 및 피드백

이슈 제기: GitHub Issues
개선 제안: Pull Request
질문: Discussions

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 60 Commits
.idea		.idea
api-gateway		api-gateway
common		common
delivery-service		delivery-service
docs		docs
eureka-server		eureka-server
gradle/wrapper		gradle/wrapper
inventory-service		inventory-service
notification-service		notification-service
order-service		order-service
payment-service		payment-service
product-service		product-service
user-service		user-service
.coderabbit.yml		.coderabbit.yml
.env.example		.env.example
.gitignore		.gitignore
README.md		README.md
build.gradle		build.gradle
docker-compose.yml		docker-compose.yml
gradlew		gradlew
gradlew.bat		gradlew.bat
settings.gradle		settings.gradle

yesrin/MSA

Folders and files

Latest commit

History

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