🎫 선착순 쿠폰 발급 시스템

대용량 트래픽에서 안전하고 효율적인 선착순 쿠폰 발급을 위한 Spring Boot 기반 시스템입니다.

📋 목차

• 프로젝트 개요
• 주요 기능
• 기술 스택
• 아키텍처
• 핵심 문제 해결

🎯 프로젝트 개요

선착순 이벤트 서비스 개발 시 발생하는 대표적인 문제들을 해결한 고성능 쿠폰 발급 시스템입니다.

해결하고자 한 문제

• 동시성 문제: 정해진 수량보다 많은 쿠폰이 발급되는 Race Condition
• 성능 문제: 대량 트래픽으로 인한 서버 다운 및 응답 지연
• 중복 발급: 한 사용자가 여러 개의 쿠폰을 발급받는 문제
• 안정성: 시스템 장애 시 쿠폰 발급 누락 방지

✨ 주요 기능

• ⚡ 고성능 동시성 제어: Redis INCR을 통한 원자적 연산
• 🔒 중복 발급 방지: Redis Set을 활용한 사용자별 발급 제한
• 📊 비동기 처리: Kafka를 통한 부하 분산
• 🔄 장애 복구: 실패한 쿠폰 발급 재처리 시스템
• 🎯 정확한 수량 제어: 선착순 100명 정확히 제한

🛠 기술 스택

Backend

• Java 17
• Spring Boot 3.x
• Spring Data JPA
• Spring Kafka

Database & Cache

• MySQL: 쿠폰 데이터 영구 저장
• Redis: 동시성 제어 및 중복 방지

Message Queue

• Apache Kafka: 비동기 쿠폰 발급 처리

Testing

• JUnit 5

🏗 아키텍처

┌─────────────────┐    ┌──────────────┐    ┌─────────────────┐
│   Client        │────│   API        │────│   Redis         │
│   (Multiple     │    │   Server     │    │   (INCR/SET)    │
│   Requests)     │    │              │    │                 │
└─────────────────┘    └──────────────┘    └─────────────────┘
                              │
                              ▼
                    ┌──────────────────┐
                    │   Kafka          │
                    │   Producer       │
                    └──────────────────┘
                              │
                              ▼
                    ┌──────────────────┐    ┌─────────────────┐
                    │   Kafka          │────│   MySQL         │
                    │   Consumer       │    │   (Coupon DB)   │
                    └──────────────────┘    └─────────────────┘
                              │
                              ▼
                    ┌──────────────────┐
                    │   Failed Event   │
                    │   Handler        │
                    └──────────────────┘

🔧 핵심 문제 해결

1. 동시성 문제 해결 (Race Condition)

문제: 여러 스레드가 동시에 쿠폰 개수를 확인할 때 정해진 수량을 초과하여 발급

해결책: Redis INCR 활용

public void apply(Long userId) {
    long count = couponCountRepository.increment(); // 원자적 연산
    
    if (count > 100) {
        return;
    }
    
    couponCreateProducer.create(userId);
}

2. 중복 발급 방지

문제: 한 사용자가 여러 개의 쿠폰을 발급받을 수 있음

해결책: Redis Set 자료구조 활용

public void apply(Long userId) {
    Long apply = appliedUserRepository.add(userId); // Redis SADD
    if(apply != 1) {
        return; // 이미 발급받은 사용자
    }
    // 쿠폰 발급 로직...
}

3. 성능 최적화

문제: 대량 트래픽으로 인한 서버 과부하

해결책: Kafka를 통한 비동기 처리

• Producer: 빠른 응답으로 사용자 경험 개선
• Consumer: 안정적인 쿠폰 발급 처리

4. 장애 복구 시스템

문제: Consumer에서 에러 발생 시 쿠폰 발급 누락

해결책: Failed Event 저장 및 배치 재처리

@KafkaListener(topics = "coupon_create", groupId = "group_1")
public void listener(Long userId) {
    try {
        couponRepository.save(new Coupon(userId));
    } catch (Exception e) {
        logger.error("failed to save coupon: "+ userId);
        failedEventRepository.save(new FailedEvent(userId));
    }
}

API 엔드포인트

쿠폰 발급 신청

POST /api/coupons/apply
Content-Type: application/json

{
    "userId": 1
}

응답 예시

{
    "status": "success",
    "message": "쿠폰 발급 신청이 완료되었습니다."
}

Redis 명령어로 상태 확인

# 발급된 쿠폰 수 확인
redis-cli
> GET coupon_count

# 발급받은 사용자 목록 확인
> SMEMBERS applied_user

주요 테스트 케이스:

• 한번만응모(): 기본 기능 테스트
• 여러명응모_정합성_문제_해결_with_Redis(): 동시성 해결 검증
• 한명당_한개의_쿠폰발급(): 중복 발급 방지 검증