K6로 테스트 해본 예약 동시성 성능 테스트 - fitpassTeam/fitpass GitHub Wiki

K6로 테스트 해본 예약 동시성 성능 테스트

배경 : 예약 동시성 제어 K6 + Grafana 테스트

개요

헬스장 PT 예약 시스템을 개발하면서 동시성제어 부분에 성능테스트를 확실히 해야겠다고 생각이 들었다. "여러 회원이 동시에 같은 시간대에 한 트레이너에게 예약하면 어떻게 처리가 되지?" 라는 시나리오로 성능테스트를 진행했다. K6를 활용하여 그라파나와 연결해 시각화하는 성능테스트를 구축했다.

시나리오

인기 트레이너의 오후 2시 예약 테스트

10명의 회원이 동시에 예약 버튼 클릭
예상 결과 : 1명 성공, 9명 실패 (동시성 제어)
검증 필요 : Race Condition 방지, 데이터 일관성 유지

K6 + 그라파나

실시간 모니터링 : InfluxDB + Grafana 연동
시나리오 기반 테스트: 복잡한 사용자 플로우 구현 가능

테스트 환경 구성

아키텍처 다이어그램

도커 환경 설정

docker-compose.yml

version: '3.8'
services:
  # 애플리케이션 데이터베이스
  mysql:
    image: mysql:8.0.36
    ports:
      - "3308:3306"
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: password
      MYSQL_DATABASE: fitpass
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql

  # 성능 메트릭 저장소
  influxdb:
    image: influxdb:1.8
    ports:
      - "8086:8086"
    environment:
      INFLUXDB_DB: k6
      INFLUXDB_USER: k6
      INFLUXDB_USER_PASSWORD: k6
    volumes:
      - influxdb_data:/var/lib/influxdb

  # 모니터링 대시보드
  grafana:
    image: grafana/grafana:latest
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=admin
    volumes:
      - ./grafana/dashboards:/var/lib/grafana/dashboards
      - ./grafana/provisioning:/etc/grafana/provisioning
      - grafana_data:/var/lib/grafana

volumes:
  mysql_data:
  influxdb_data:
  grafana_data:

K6 테스트 시나리오 설계

사용자 정의

1. 로그인: 테스트 사용자 10명이 각각 로그인
2. 동시 예약: 모든 사용자가 같은 시간대에 예약 시도
3. 결과 확인: 성공/실패 여부와 응답 시간 측정

테스트 스크립트 작성

스크립트

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';
import { Trend, Counter, Rate } from 'k6/metrics';

// 커스텀 메트릭 정의
const reservationSuccessRate = new Rate('reservation_success_rate');
const reservationDuration = new Trend('reservation_duration');
const concurrentUsers = new Counter('concurrent_users');
const conflictErrors = new Counter('conflict_errors');
const authSuccessRate = new Rate('auth_success_rate');

export const options = {
  scenarios: {
    concurrent_reservations: {
      executor: 'shared-iterations',
      vus: 10,
      iterations: 10,
      maxDuration: '30s',
    },
  },
  thresholds: {
    http_req_duration: ['p(95)<3000'],
    http_req_failed: ['rate<0.1'], // 실패율 10% 미만
    checks: ['rate>0.95'],
    reservation_success_rate: ['rate>=0.05'],
    auth_success_rate: ['rate>0.95'],
  },
  // InfluxDB 출력 설정
  ext: {
    loadimpact: {
      apm: []
    }
  }
};

// 테스트 사용자 계정 (10명)
const testUsers = [
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
  '[email protected]',
];

// 예약 날짜: 오늘 기준 +3일, 시간 고정
const reservationDate = new Date(Date.now() + 3 * 24 * 60 * 60 * 1000)
.toISOString()
.split('T')[0];
const reservationTime = '14:00';

// 서버 URL
const BASE_URL = 'http://localhost:8080';

export function setup() {
  console.log('🎬 === FitPass 동시성 테스트 시작 ===');
  console.log(`🌐 서버 URL: ${BASE_URL}`);
  console.log(`📅 예약 날짜: ${reservationDate}`);
  console.log(`⏰ 예약 시간: ${reservationTime}`);
  console.log(`👥 동시 사용자 수: 10명`);
  console.log('⚡ 테스트 시작!\n');
}

export default function () {
  http.get('http://localhost:8080/reservations');  // 요청 이름 = "GET /reservations"
  concurrentUsers.add(1);

  const userIndex = (__VU - 1) % testUsers.length;
  const email = testUsers[userIndex];
  const password = 'password';

  // 로그인
  const loginPayload = JSON.stringify({ email, password });
  const loginRes = http.post(`${BASE_URL}/auth/login`, loginPayload, {
    headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
    timeout: '10s',
  });

  const loginBody = loginRes.json();

  const loggedIn = check(loginRes, {
    '로그인 성공 (200)': (r) => r.status === 200,
    '토큰 있음': () => loginBody?.data?.accessToken?.length > 0,
  });

  authSuccessRate.add(loggedIn ? 1 : 0);

  if (!loggedIn) {
    console.log(`❌ [VU-${__VU}] 로그인 실패: ${email} (status: ${loginRes.status})`);
    if (loginRes.body) console.log(`   응답: ${loginRes.body}`);
    return;
  }

  const token = loginBody.data.accessToken;
  console.log(`✅ [VU-${__VU}] 로그인 성공: ${email}`);

  // 예약 시도
  const reservationPayload = JSON.stringify({
    reservationDate,
    reservationTime,
  });

  const startTime = Date.now();
  const reservationRes = http.post(
      `${BASE_URL}/gyms/1/trainers/1/reservations`,
      reservationPayload,
      {
        headers: {
          Authorization: token,
          'Content-Type': 'application/json',
        },
        timeout: '15s',
      }
  );
  const duration = Date.now() - startTime;
  reservationDuration.add(duration);

  const reservationCheck = check(reservationRes, {
    '응답 받음': (r) => r.status !== 0,
    '예약 성공 (201)': (r) => {
      if (r.status === 201) {
        console.log(`🎉 [VU-${__VU}] 예약 성공! ${email} (${duration}ms)`);
        reservationSuccessRate.add(1);
        return true;
      }
      return false;
    },
    '중복 예약 (409)': (r) => {
      if (r.status === 409) {
        console.log(`⚠️ [VU-${__VU}] 중복 예약 발생: ${email} (${duration}ms)`);
        conflictErrors.add(1);
        reservationSuccessRate.add(0);
        return true;
      }
      return false;
    },
    '잘못된 요청 (400)': (r) => r.status === 400,
    '인증 실패 (401)': (r) => r.status === 401,
  });

  if (!reservationCheck) {
    console.log(`💥 [VU-${__VU}] 예약 실패: ${email} (status: ${reservationRes.status}, ${duration}ms)`);
    if (reservationRes.body) console.log(`   응답: ${reservationRes.body}`);
  }

  if (duration > 3000) {
    console.log(`🐌 [VU-${__VU}] 느린 응답: ${email} - ${duration}ms (3초 초과)`);
  } else if (duration < 500) {
    console.log(`⚡ [VU-${__VU}] 빠른 응답: ${email} - ${duration}ms`);
  }

  sleep(0.1);
}

export function teardown() {
  console.log('\n🏁 === 테스트 완료 ===');
  console.log('📈 결과는 Grafana 대시보드에서 확인하세요!');
  console.log('🔗 http://localhost:3000');
}

export function handleSummary(data) {
  console.log('\n🏁 === 동시성 테스트 결과 요약 ===');
  console.log(`📊 총 테스트 횟수: ${data.metrics.iterations.count}`);
  console.log(`⏱ 평균 응답시간: ${data.metrics.http_req_duration.avg.toFixed(2)}ms`);
  console.log(`🏆 예약 성공률: ${(data.metrics.reservation_success_rate.rate * 100).toFixed(1)}%`);
  console.log(`🔐 로그인 성공률: ${(data.metrics.auth_success_rate.rate * 100).toFixed(1)}%`);
  console.log(`⚔️ 충돌 수: ${data.metrics.conflict_errors.count || 0}`);
  console.log(`🎯 예상: 1명 예약 성공, 9명은 충돌 또는 실패`);

  return {
    stdout: JSON.stringify(data, null, 2),
  };
}

테스트 결과

테스트 조건
- 동시 사용자: 10명 (VU 1-10)
- 예약 대상: 2025-07-03 14:00 (트레이너 ID: 1)
- 테스트 지속시간: 0.5초
- 실행 모드: shared-iterations (10회 반복)

핵심 성능 지표
- 총 HTTP 요청: 30개
  ├── 로그인 요청: 10개 (모두 성공)
  ├── 예약 성공: 1개 ([email protected], 73ms)
  └── 예약 충돌: 9개 (Status 409)

상세 응답시간 분석
- 평균 응답시간: 124.92ms
- 중간값: 126.37ms
- 95% 응답시간: 248.89ms
- 최대 응답시간: 253.43ms
- 처리량: 55.83 RPS

동시성 제어 효과 (완벽!)
- 예약 성공률: 10% (1/10명)
- 충돌 감지율: 90% (9/10명)
- 인증 성공률: 100% (10/10명)
- 데이터 일관성: 완벽 유지

실시간 로그 분석
[email protected]: 73ms로 가장 빠른 응답, 예약 성공!
[email protected]: 88ms, "해당 시간에 이미 예약이 존재합니다"
[email protected]: 103ms, 동일한 충돌 메시지
[email protected]: 171ms, 가장 느린 응답이지만 정상 처리

동시성 제어 테스트 성공

10명 중 정확히 1명만 예약 성공
- [email protected]이 73ms의 가장 빠른 응답으로 예약 성공
- 나머지 9명은 모두 409 Conflict로 정상 차단
빠른 응답시간 : 전체 평균 124.92ms
- 예약 성공 : 73ms (매우 빠름)
- 충돌 감지 : 88~171ms
- 95% 응답시간 : 248.89ms
안정적인 처리량 : 55.83 RPS
- 0.5초 동안 30개 요청 완벽 처리
- 피크 시간대에도 충분한 처리 능력 입증
로그인 성공률 100%
- 10명 모두 즉시 로그인 성공
- JWT 토큰 발급 및 검증 정상

로그

INFO[0000] 🎉 [VU-9] 예약 성공! [email protected] (73ms)         source=console
INFO[0000]    응답: {"statusCode":201,"message":"예약이 완료되었습니다.","data":{"reservationId":3,"userId":11,"gymId":1,"trainerId":1,"reservationDate":"2025-07-03","ree":"14:00","reservationStatus":"PENDING","createdAt":"2025-06-30 20:42:03"}}  source=console
INFO[0000] ⚠️ [VU-8] 중복 예약 발생: [email protected] (88ms)     source=console
INFO[0000] 💥 [VU-8] 예약 실패: [email protected] (status: 409, 88ms)  source=console
INFO[0000]    응답: {"status":409,"error":"Conflict","code":409,"message":"해당 시간에 이미 예약이 존재합니다.","path":"/gyms/1/trainers/1/reservations","timestamp":"202540872"}  source=console
INFO[0000] ⚠️ [VU-4] 중복 예약 발생: [email protected] (103ms)    source=console
INFO[0000] 💥 [VU-4] 예약 실패: [email protected] (status: 409, 103ms)  source=console
INFO[0000]    응답: {"status":409,"error":"Conflict","code":409,"message":"해당 시간에 이미 예약이 존재합니다.","path":"/gyms/1/trainers/1/reservations","timestamp":"2025561"}  source=console

마무리

시나리오에 맞게 10명중 1명만 예약에 성공하는 로직 구현.
K6 + InfluxDB + Grafana 연동으로 실시간 성능 지표 확인할 수 있음.
스크립트를 통해 반복 가능한 자동화 테스트환경
빠른 응답시간 (평균 124ms, 95% 응답시간 249ms)

K6로 테스트 해본 예약 동시성 성능 테스트