오래된 SW 엔지니어의 평생 공부

[1]은 웹 성능 최적화에 이야기 하고 있지만, 네트워크를 사용한 성능과 관련된 이론적인 부분을 많이 다루고, 여러 프로토콜에 대해 설명도 잘 되어 있어, 살펴 보고자 한다. 네트워크 성능에 가장 기본적인 지연시간(Latency)와 대역폭(bandwidth, 혹은 troughput)에 대해 이야기 한다.

레이턴시와 대역폭:

레이턴시는 데이터가 출발지에서 도착지까지 이동하는 데 걸리는 시간이다. 대역폭은 네트워크 경로에서 전송 가능한 최대 데이터 용량을 나타낸다. 이 두 요소는 웹 성능 최적화의 핵심 요소로, 서로 상호작용하며 웹 애플리케이션의 속도에 영향을 미친다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이 레이턴시는 송신단과 수신단의 거리, 대역폭은 가장 성능이 낮은 링크의 영향이 큰 것을 예상할 수 있다. 

레이턴시의 구성 요소:

• 전파 지연: 신호가 전송 매체를 통해 이동하는 데 걸리는 시간. 예를 들어 광섬유를 거치는 경우 빛의 속도.
• 전송 지연: 패킷이 링크를 통해 전송되는 시간. 전송할 데이터양과 연결하는 링크의 처리량에 따라 달라진다.
• 프로세싱 지연: 라우터 등이 패킷을 처리하는 데 걸리는 시간. 패킷 헤더의 정보를 처리하는데 필요한 시간.
• 큐잉 지연: 패킷이 처리 대기열에서 기다리는 시간. 

이러한 것들이 합쳐져 전체 지연 시간이 된다.

광섬유와 네트워크 속도:

광섬유는 네트워크의 핵심 전송 매체로, 높은 대역폭을 제공하며 장거리 데이터 전송에서 중요한 역할을 한다.
빛의 속도가 빠르지만, 현실적 제약으로 인해 이상적인 속도에 도달하기 어렵다. 네트워크는 기술 발전으로 대역폭은 점차 증가하고 있으나, 레이턴시는 물리적 한계로 인해 큰 개선이 어려운 상황이다. 이를 극복하기 위해 프로토콜 최적화 및 캐싱, 프리페칭 등의 기술을 활용해야 한다. 대표적으로 이러한 상황에서 최적화 전략으로 Content Delivery Network(CDN)와 같은 기술을 활용해 데이터 전송 거리와 레이턴시를 줄이는 방법을 사용하고 있다. 

라스트 마일

인터넷 트래픽의 대부분의 레이턴시는 대륙이나 바다를 건너는 메인 네트워크 구간이 아니라, 집이나 사무실에서 인터넷 서비스 프로바이더(ISP) 네트워크로 연결되는 마지막 구간(최종 몇 킬로미터)에서 발생한다. ISP의 연결 방식, 네트워크 토폴로지, 기술적 제한으로 인해 이 구간에서 지연이 크며, 네트워크 성능의 병목 현상이 자주 발생한다.

참고문서

[1] 일리아 그리고릭, "구글 엔지니어에게 듣는 네트워킹과 웹 성능 최적화 기법", 정해권, 오현주 공역, 인사이트(insight)

[2] https://docs.google.com/presentation/d/1ZgF4MQ-7BBS92Zlz3mB52APRmyoSyaXprwltw5y3VJg/edit#slide=id.p9