Bucket4j

개요

현대의 웹 서비스와 API는 대규모 트래픽을 처리해야 하며, 이러한 상황에서 안정성과 성능을 유지하는 것이 중요합니다. 특히, API를 사용할 때 과도한 요청이 서버에 들어오면 시스템 성능 저하 및 다운타임이 발생할 수 있습니다.

 

이를 방지하기 위해 API 속도 제한(rate limiting) 기법이 자주 사용됩니다.

 

이 글에서는 자바 기반의 API 속도 제한을 구현하는 데 유용한 라이브러리인 Bucket4j에 대해 다루고, 이를 사용하는 방법과 기본 설정 방법을 설명합니다.

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API 속도 제한 하는 이유

앞서 설명한것과 더불어 다음과 같은 이유가 있습니다.

 

• 서버 보호: 과도한 요청으로 인해 서버 자원이 고갈되거나, 서버가 다운되는 것을 방지할 수 있습니다.
• 공정한 사용 보장: 모든 사용자에게 공정한 API 사용 기회를 제공하며, 특정 사용자가 서버 리소스를 독점하는 것을 막습니다.
• 비용 관리: 클라우드 기반 서비스의 경우 트래픽에 따라 비용이 발생할 수 있으므로, 속도 제한을 통해 예기치 않은 비용 증가를 예방할 수 있습니다.
• 보안: 악의적인 봇이나 DDoS 공격으로부터 시스템을 보호하는 데도 효과적입니다.

 

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Bucket4j 라이브러리 소개

 

Bucket4j는 자바 기반의 API 속도 제한을 구현하는 오픈 소스 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 버킷 알고리즘을 사용하여 효율적이고 유연한 속도 제한 기능을 제공합니다. 사용자는 특정 기간 동안 허용되는 요청 수를 정의하고, 그 범위를 초과하는 요청을 제한할 수 있습니다.

 

Bucket4j 특징

• 유연성: 로컬 메모리에서 작동하거나 Redis와 같은 분산 캐시 시스템과 함께 사용가능
• 손쉬운 통합: 자바 애플리케이션에 쉽게 통합할 수 있으며, 다양한 환경에서 사용 가능

등이 있습니다.

 

 

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사용 알고리즘 

Bucket4j는 토큰 버킷(Token Bucket) 알고리즘을 사용합니다.

이 알고리즘은 일정 간격으로 버킷에 토큰을 추가하고, 요청이 들어올 때마다 버킷에서 토큰을 소비하는 방식으로 동작합니다. 요청을 처리하기 위해서는 버킷에 최소한 하나의 토큰이 있어야 하며, 그렇지 않으면 요청이 거부되거나 지연됩니다.

 

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사용예시

의존성 추가

 

Gradle:

implementation 'com.github.vladimir-bukhtoyarov:bucket4j-core:7.0.0'

 

Maven:

<dependency>
    <groupId>com.github.vladimir-bukhtoyarov</groupId>
    <artifactId>bucket4j-core</artifactId>
    <version>7.0.0</version>
</dependency>

 

import io.github.bucket4j.Bandwidth;
import io.github.bucket4j.Bucket;
import io.github.bucket4j.Refill;

import java.time.Duration;

public class RateLimiterExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1분에 최대 100개의 요청 허용
        Bandwidth limit = Bandwidth.classic(100, Refill.greedy(100, Duration.ofMinutes(1)));
        Bucket bucket = Bucket.builder().addLimit(limit).build();

        for (int i = 0; i < 110; i++) {
            if (bucket.tryConsume(1)) {
                System.out.println("요청 처리됨: " + i);
            } else {
                System.out.println("요청 제한됨: " + i);
            }
        }
    }
}

 

 

주요 클래스 

Bucket	속도 제한을 적용하는 주체입니다. 요청이 들어올 때마다 토큰을 소비하며, 토큰이 없으면 요청을 제한합니다.
Bandwidth	버킷에 대한 제한 규칙을 정의합니다. 여기서 제한할 최대 요청 수와 리필 주기를 설정할 수 있습니다.
Refill	버킷에 토큰을 채우는 방식과 주기를 정의합니다. 주로 greedy(즉시 리필)와 intervally(간격 리필) 방식이 있습니다.