24시간 해커톤 공연 좌석 예매 시스템 풀스택 구현

프로젝트 개요

본 프로젝트는 공연 좌석 예매 시스템을 구현하여 사용자가 좌석을 예약하고 관리할 수 있는 웹 애플리케이션입니다. 프론트엔드와 백엔드가 분리된 구조로, 프론트엔드는 React와 Vite를 사용하여 개발하였으며, 백엔드는 Spring Boot와 JPA를 사용하여 RESTful API를 제공합니다. 데이터베이스는 mysql을 사용하였으며, Docker Compose를 통해 개발 환경을 통합하여 배포 및 테스트를 용이하게 하였습니다.

UI

메인화면

공연시간 선택

좌석 선택

예약 정보 입력

예약 내역

API 문서

erd

구현한 요구사항 체크리스트

• 최소 요구사항
  • 좌석 현황 표시 (3x3 격자)
  • 좌석 예약 기능 (성공/실패 피드백 포함)
  • API 엔드포인트 (좌석 목록 조회, 좌석 예약)
  • 코드 품질 보장 (단위/통합 테스트, 타입 체크, 린팅)
• 기본 요구사항
  • 사용자 경험 개선 (직관적 UI, 알림 시스템, 접근성, 반응형)
  • 안정적인 서비스 운영 (예외 처리, 데이터 정합성)
• 심화 요구사항
  • 동시성 제어 (Redis의 원자적 연산(INCR)과 DB CAS(Compare-And-Swap) 알고리즘)
  • 실시간 좌석 상태 동기화
  • 선택한 좌석에 대한 우선순위 제공

동시성 제어 전략

1. 단순히 JPA와 트랜잭션만을 사용

NaiveReservationService 주입 시 1000개의 스레드가 동시에 예약을 요청했을 때 레이스 컨디션 발생
테스트 코드로 돌려본 결과 여러 개의 예약이 DB에 저장되는 결과 발생

2. 이를 해결하기 위해 Redis의 원자적 연산을 도입

RedisReservationService 주입
Redis는 단일 스레드 기반으로 동작하므로, INCR 명령어를 사용하면 여러 클라이언트가 동시에 요청하더라도 원자적으로 증가 연산을 보장함

• 좌석별 Key를 생성 → INCR 실행
• 값이 1인 경우에만 예약 로직을 진행
• 값이 2 이상이면 이미 누군가 선점한 상태이므로 즉시 실패 처리

이 방식으로는 동시에 들어오는 요청 중 최초 1개만 통과하게 되어 DB 부하를 줄이고, 대부분의 동시성 문제를 사전에 걸러낼 수 있었음

3. Redis INCR만 사용했을 때의 한계

1. Redis와 DB 상태 불일치
   • Redis에서 1이 나와 선점에 성공했지만, DB 저장 과정에서 예외가 발생하면?
   • 좌석은 여전히 AVAILABLE인데, Redis 키는 이미 점유 상태로 남아버림.
2. Redis 장애 시 최종 보장 어려움
   • Redis가 네트워크 분리나 장애가 나면 DB만으로는 중복 예약이 생길 수 있음

즉, Redis는 앞단에서 진입을 제어하는 게이트 역할은 훌륭했지만, 최종 무결성 보장까지는 부족함

4. CAS(Compare-And-Swap) 방식 도입

CasReservationService 주입
DB 레벨에서의 최종 무결성 보장을 추가적으로 도입함

락-프리 알고리즘의 일종으로, 변수의 값을 비교한 후 예상하는 값이면 새로운 값으로 교체하는 원자적 연산을 수행

CAS 알고리즘은 멀티스레드 환경에서 락 없이도 동시성 문제를 해결하는 데 사용된다.

왜 동시성 제어가 되는가?

• 원자성 보장 DB의 조건부 UPDATE는 “조건이 만족할 때만 갱신”을 보장하기 때문에, 두 개 이상의 스레드가 동시에 같은 좌석을 예매하더라도 최초 1개의 트랜잭션만 성공함
• 락을 잡지 않음 전통적인 DB 락(SELECT ... FOR UPDATE)처럼 테이블에 락을 걸지 않으므로, 다른 스레드나 트랜잭션을 기다리게 하지 않고 성능 저하 없이 안전하게 동시성 제어가 가능함

5. Redis + CAS 결합 효과

RedisCasReservationService 주입

• Redis(INCR) : 다수의 요청이 한꺼번에 몰려도 최초 1명만 선점할 수 있도록 게이트 역할 수행 → DB 부하를 획기적으로 줄임
• CAS(DB 조건부 업데이트) : Redis 단계에서 놓친 예외 상황까지 보완하여 최종적으로 단 1명만 성공하도록 보장

프로젝트 실행 방법

1. Docker 설치: 시스템에 Docker가 설치되어 있어야 합니다.
2. 레포지토리 클론:

   git clone <your-fork-url>
   cd Good-Night-4th-Hackathon

3. Docker Compose 실행:

   docker-compose up --build

4. 애플리케이션 접속:
   • 웹 브라우저를 열고 http://localhost:5173 으로 접속합니다.
   • 백엔드 API는 http://localhost:8080/swagger-ui/index.html 에서 직접 접근할 수 있습니다.

테스트 실행 방법

백엔드 테스트

cd backend
./gradlew test