무상태 서버(Stateless Server)와 상태 저장 서버(Stateful Server)의 차이, 제대로 이해하고 활용하기

클라우드와 분산 시스템이 발전하면서 무상태 서버(Stateless Server)와 상태 저장 서버(Stateful Server) 개념이 더욱 중요해졌습니다. 각각의 특징과 차이를 이해하면 시스템 아키텍처 설계 시 더 나은 선택을 할 수 있습니다. 최근 클라우드 기반 애플리케이션에서 무상태 서버가 선호되는 이유와 상태 저장 서버가 필요한 경우에 대해 자세히 알아보겠습니다.

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무상태 서버(Stateless Server)란?

무상태 서버는 클라이언트의 이전 요청 정보를 저장하지 않고 모든 요청을 독립적으로 처리하는 서버입니다. 즉, 서버는 클라이언트의 상태를 기억하지 않으며, 각 요청은 완전한 데이터를 포함해야 합니다.

특징

• 독립적인 요청 처리: 각 요청은 이전 요청과 관계없이 처리됨.
• 확장성(Scalability)이 뛰어남: 부하 분산 및 서버 추가가 용이함.
• 메모리 사용 최소화: 상태 정보를 저장하지 않기 때문에 서버 자원 효율적 관리 가능.
• 클라이언트가 상태를 유지: 필요한 데이터를 매 요청마다 클라이언트가 전달해야 함.

대표적인 예시

• HTTP 프로토콜: HTTP는 기본적으로 무상태 프로토콜이며, 요청을 독립적으로 처리함.
• REST API: RESTful 서비스는 무상태성을 유지하여 서버 확장과 유지보수가 용이함.
• 서버리스(Serverless) 아키텍처: AWS Lambda와 같은 서비스는 무상태 기반으로 동작.

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상태 저장 서버(Stateful Server)란?

상태 저장 서버는 클라이언트와의 상호작용 중 상태 정보를 유지하며 요청을 처리하는 서버입니다. 즉, 클라이언트의 세션이나 연결 정보를 서버가 저장하고 유지합니다.

특징

• 이전 요청 상태 유지: 클라이언트의 세션을 기억하고 이후 요청 시 해당 정보를 활용함.
• 세션 관리 필요: 쿠키, 세션, 데이터베이스 등을 활용하여 상태를 저장.
• 확장성이 낮음: 서버에 특정 클라이언트의 상태가 저장되므로 부하 분산이 어려울 수 있음.
• 서버 장애 발생 시 문제 발생 가능: 상태를 유지하기 때문에 특정 서버가 다운되면 데이터 손실 가능성이 있음.

대표적인 예시

• 웹 애플리케이션 세션 관리: 로그인 정보 유지(예: PHP의 세션, Django의 세션)
• 데이터베이스 연결(Session-Based DB Connection): MySQL, Oracle 같은 전통적인 DB 연결 방식
• 웹소켓(WebSocket) 기반 실시간 서비스: 지속적인 연결 유지가 필요한 채팅, 주식 거래 시스템 등

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무상태 서버 vs 상태 저장 서버, 핵심 차이점

| 구분 | 무상태 서버(Stateless Server) | 상태 저장 서버(Stateful Server) |

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| 상태 저장 여부 | 상태를 저장하지 않음 | 클라이언트의 상태를 저장 |

| 요청 처리 방식 | 독립적인 요청 처리 | 이전 요청의 상태를 기반으로 요청 처리 |

| 확장성(Scalability) | 높음 (서버 추가 용이) | 낮음 (특정 서버에 종속) |

| 유지보수 | 용이 (관리 부담 적음) | 상대적으로 복잡 |

| 예시 | HTTP, REST API, 서버리스 | 웹 세션, DB 연결, 웹소켓 |

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무상태 서버가 선호되는 이유

최근 클라우드 서비스와 마이크로서비스 아키텍처(MSA)에서는 무상태 서버가 선호됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

1. 확장성(Scalability)

서버가 클라이언트 상태를 유지하지 않기 때문에 로드 밸런싱과 확장이 용이합니다. 새로운 서버를 추가해도 기존 서버와 동일하게 동작할 수 있습니다.

2. 부하 분산 및 장애 복구 용이

각 요청이 독립적으로 처리되므로 특정 서버가 다운되더라도 요청을 다른 서버에서 처리할 수 있어 가용성이 높아집니다.

3. 서버 유지보수 비용 절감

상태를 저장하지 않기 때문에 서버의 메모리와 저장소 사용량이 줄어들고, 운영 및 유지보수 비용이 절감됩니다.

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상태 저장 서버가 필요한 경우

무조건 무상태 서버가 좋은 것은 아닙니다. 다음과 같은 경우에는 상태 저장 서버가 필요할 수 있습니다.

1. 사용자 인증 및 세션 유지

로그인 상태 유지가 필요한 서비스(예: 은행, 쇼핑몰, 커뮤니티 사이트)에서는 세션 기반 인증이 필요합니다.

2. 실시간 데이터 처리

채팅, 스트리밍 서비스 등은 연결 유지(WebSocket) 가 필요하며, 이는 상태 저장 서버에서 효과적입니다.

3. 트랜잭션 일관성이 필요한 시스템

은행 계좌 이체, 온라인 결제와 같은 금융 서비스는 데이터 일관성을 유지하기 위해 상태 저장이 필수적입니다.

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클라우드 환경에서의 선택: 언제 어떤 서버를 사용할까?

현대 IT 시스템에서는 무상태 서버와 상태 저장 서버를 혼합하여 사용하는 경우가 많습니다. 예를 들어:

• 무상태 서버 + 데이터베이스: REST API 기반 서비스에서 상태는 데이터베이스에 저장하고, 서버는 무상태로 운영.
• 상태 저장 서버 + 세션 클러스터링: 대형 서비스에서 세션 클러스터링을 활용하여 여러 서버에서 상태 저장 가능하도록 설계.

클라우드 환경에서의 활용 예시

• AWS Lambda (서버리스 컴퓨팅) → 무상태 서버
• EC2 + 로컬 세션 저장 → 상태 저장 서버
• Redis, Memcached 기반 세션 스토리지 → 무상태 서버 + 상태 저장 기능 혼합

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결론

무상태 서버와 상태 저장 서버는 각기 다른 장점과 단점이 있으며, 사용 목적에 맞게 선택하는 것이 중요합니다. 확장성과 유연성이 중요한 클라우드 기반 서비스에서는 무상태 서버가 선호되지만, 트랜잭션이 중요한 금융 서비스나 실시간 데이터 처리가 필요한 시스템에서는 상태 저장 서버가 필수적입니다.

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Q&A

Q1. REST API는 무조건 무상태 서버인가요?

네, REST의 원칙 중 하나는 무상태성(stateless) 입니다. 하지만 세션을 데이터베이스나 쿠키에 저장하여 일부 상태 저장 기능을 추가할 수도 있습니다.

Q2. 상태 저장 서버를 확장하려면 어떻게 해야 하나요?

세션 클러스터링(Redis, Memcached 등)을 활용하면 여러 서버에서 세션을 공유할 수 있습니다.

Q3. 쿠키와 세션은 어떤 차이가 있나요?

• 쿠키: 클라이언트(브라우저)에 상태 정보를 저장.
• 세션: 서버에 상태 정보를 저장하며, 일반적으로 세션 ID를 쿠키에 저장하여 관리.

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