airflow

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개인화된 Airflow 테스트 환경 구축 및 운영 경험

수천 개의 Airflow DAG를 운영하는 카카오 데이터서비스 조직은 테스트 과정의 반복 작업과 환경 간 차이, 리소스 충돌 문제를 해결하기 위해 PR 단위의 개인 Airflow 환경인 AirZone을 구축했습니다. AirZone은 GitHub PR 코멘트에서 생성·삭제를 요청하면 Kubernetes Job과 전용 Helm 차트로 격리된 Airflow를 배포합니다. 사용자는 인프라를 직접 구성하지 않고 실제 운영 환경과 유사한 하둡·인증 환경에서 DAG를 테스트할 수 있습니다. ## 기존 테스트 방식의 한계 - **로컬 Airflow** - Airflow뿐 아니라 하둡 인증, 연결 설정, Docker 환경까지 직접 구성해야 합니다. - 초기 구축 비용이 크고, 로컬 환경과 운영 환경의 차이로 인해 실제 배포 후 실패할 수 있습니다. - **개발용 Airflow** - 코드를 커밋하고 푸시한 뒤 GitHub webhook, submodule 업데이트, DAG 파일 처리 과정을 기다려야 합니다. - DAG를 수정할 때마다 동기화 지연이 반복되어 개발 속도를 떨어뜨렸습니다. - **테스트용 Airflow** - SSH 컨테이너에 로컬 파일을 복사해야 하므로 코드 수정 때마다 추가 작업이 필요합니다. - 실제 데이터와 하둡에 접근하려면 prod VPN을 연결해야 하는 불편도 있었습니다. - **Production Airflow에서의 테스트** - 테스트 DAG가 스케줄러와 워커 자원을 점유해 다른 프로젝트의 실행을 지연시킬 수 있습니다. - 과도한 리소스 사용으로 노드 장애가 발생하면 같은 노드의 다른 태스크까지 중단될 위험이 있습니다. ## AirZone의 핵심 요구사항 - Kubernetes나 Helm을 몰라도 브라우저에서 Airflow 환경을 생성하고 삭제할 수 있어야 합니다. - 사용자는 DAG 검증에만 집중하고, 인프라 구성은 AirZone이 담당해야 합니다. - Jupyter Notebook을 제공해 별도 로컬 환경 없이 코드를 수정할 수 있어야 합니다. - 운영 환경과 유사한 DAG 실행 환경과 하둡 인증 방식을 제공해야 합니다. - PR마다 독립된 Airflow를 생성해 사용자와 테스트 작업을 서로 격리해야 합니다. ## PR 단위의 격리된 환경 - 레포지터리명과 PR 번호를 조합해 Kubernetes 네임스페이스를 생성합니다. - Airflow 웹 서버, 스케줄러, PostgreSQL, Jupyter, DAG PVC, 로그가 PR별로 분리됩니다. - 한 PR의 테스트가 다른 프로젝트의 스케줄러·워커 자원을 침범하지 않습니다. - 리뷰어는 PR에 남은 링크로 특정 코드 상태의 실행 결과를 직접 확인할 수 있습니다. - PR이 종료되면 네임스페이스를 기준으로 관련 리소스를 쉽게 정리할 수 있습니다. ## 요청 처리와 배포 작업의 분리 - `airzone-api`는 PR 존재 여부, PR이 열려 있는지, 네임스페이스 중복 여부 등 요청의 유효성만 검증합니다. - 실제 Helm 설치와 헬스체크는 별도의 Kubernetes Job이 수행합니다. - API가 수 분이 걸리는 배포 작업을 직접 기다리지 않으므로 빠르게 응답할 수 있습니다. - Job별로 상태와 로그가 독립적으로 남아 실패 단계와 원인을 추적하기 쉽습니다. - 실패한 Job을 삭제한 뒤 새 Job을 생성하는 방식으로 배포를 재시도할 수 있습니다. - 생성 요청은 `create-airzone-{namespace}`, 삭제 요청은 `delete-airzone-{namespace}` 형식의 Job 이름을 사용합니다. ## GitHub PR 코멘트를 사용자 인터페이스로 활용 - PR 생성 이벤트를 webhook으로 받아 저장소, 브랜치, PR 번호, 요청자 정보를 확인합니다. - 사용자가 선택할 수 있도록 하둡 환경별 AirZone 생성 링크를 PR 코멘트에 남깁니다. - 생성 완료 결과와 접속 정보도 PR에 표시해 별도 플랫폼 없이 테스트를 시작할 수 있습니다. - 다만 Jupyter 토큰과 Kubernetes 네임스페이스 토큰처럼 민감한 정보는 공개 범위가 넓은 PR 대신 카카오워크로 전달합니다. - 요청 접수와 배포 완료 시점에 카카오워크 알림을 보내 진행 상태를 알립니다. ## 전용 Helm 차트로 구성한 Airflow 기존 운영용 Airflow 차트가 아닌 AirZone 전용 Helm 차트를 만들어 테스트 환경에 필요한 구성만 묶었습니다. - **Airflow 구성** - 웹 서버와 스케줄러를 배포합니다. - `KubernetesExecutor`, DAG 스캔 주기, 로그 설정, 하둡 관련 변수를 테스트 환경에 맞게 설정합니다. - **데이터베이스와 저장소** - 개인 환경용 PostgreSQL을 함께 배포합니다. - scheduler와 Jupyter가 같은 DAG 작업 디렉터리를 사용하도록 DAG PVC를 공유합니다. - **DAG 동기화** - PR의 head repository와 branch 정보를 받아 해당 코드만 동기화합니다. - Git 초기화 컨테이너 등을 통해 배포 환경에 테스트 대상 DAG를 준비합니다. - **인증과 보안** - 사용자·공용 principal, 키탭, Jupyter 토큰을 환경에 주입합니다. - 하둡 접근에 필요한 Kerberos 인증을 운영 환경과 유사하게 구성합니다. - dkos에서 제공하는 TLS 인증서도 테스트 환경에 반영합니다. - **운영 연동** - 여유 있는 노드 그룹과 같은 리전의 `storageClass`를 선택합니다. - Airflow 로그를 Elasticsearch와 Kibana에서 확인할 수 있도록 연결 정보를 주입합니다. - Jupyter를 함께 제공해 브라우저에서 DAG와 관련 코드를 수정할 수 있게 합니다. ## 자동 정리와 운영 구조 - 생성·삭제 요청은 Kubernetes Job으로 처리합니다. - PR 종료 후 남아 있는 AirZone은 매일 실행되는 CronJob이 자동으로 회수합니다. - 사용자에게는 “PR 코멘트의 링크를 누르는 기능”으로 단순하게 보이지만, 운영자는 요청·설치·헬스체크·알림·정리 단계를 각각 추적할 수 있습니다. - 운영 환경에서 불필요한 PGBouncer나 외부 DB 연결 등은 제외해 개인 테스트 환경의 복잡도와 비용을 줄였습니다. AirZone과 같은 구조를 도입할 때는 테스트 환경을 운영 환경과 최대한 유사하게 유지하되, PR 또는 브랜치 단위로 리소스를 격리하는 것이 중요합니다. 또한 긴 배포 작업은 API 요청과 분리하고, Kubernetes Job의 상태·로그·재시도 기능을 활용하면 장애 대응과 운영 추적이 훨씬 쉬워집니다.

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Apache Flink + RocksDB 튜닝으로 광고 Frequency Capping 실시간 집계를 일주일까지 확장하기 (새 탭에서 열림)

토스 데이터 서비스 플랫폼 팀은 광고 노출 집계의 정확성을 높이고 서빙 효율을 개선하기 위해, 기존 Airflow 배치와 Flink 스트리밍이 혼재된 시스템을 전면 Flink 기반의 실시간 슬라이딩 집계 시스템으로 전환했습니다. 1분부터 7일까지의 광범위한 집계 구간을 단일 Redis 조회로 제공하기 위해 집계 특성별로 Flink 앱을 분리하고, RocksDB 및 런타임 설정을 최적화하여 비즈니스 오차를 최소화했습니다. 이 과정에서 대규모 상태(State) 관리와 초기 데이터 적재의 정합성 문제를 해결하며 운영 신뢰성을 확보했습니다. ### 광고 노출 제어(Frequency Capping)의 중요성 * 광고주 예산 낭비를 막고 노출 기회 손실을 방지하기 위해 사용자별 광고 노출 횟수를 정확하게 카운트하고 제어하는 메커니즘입니다. * 광고 상품에 따라 '하루 3회', '7일간 1회' 등 집계 구간이 다양하므로, 1분부터 7일까지의 모든 구간에 대해 이벤트 단위의 정밀한 슬라이딩 윈도우 집계가 필요합니다. ### 기존 시스템의 한계와 개선 동기 * 기존에는 Airflow를 이용해 당일(Head), 과거(Mid), 경계 보정(Tail)의 3단계로 나누어 처리하는 배치 구조를 사용했으나, 유지보수해야 할 DAG가 너무 많고 구조가 복잡했습니다. * 서빙 시점에 구간별로 Redis를 최대 4회 조회해야 하는 구조적 번거로움이 있었으며, 실시간으로 변하는 슬라이딩 윈도우를 정밀하게 구현하는 데 한계가 있었습니다. ### 병목 패턴에 따른 앱 분리 및 아키텍처 * 집계 구간별 병목 현상이 다르다는 점에 착안하여 시스템을 **Minutes**(1~30분), **Hours**(최대 12시간), **Days**(최대 7일)의 3개 앱으로 분리했습니다. * **Minutes**: 빈번한 만료 처리로 인한 Write Stall이 주요 병목이며, RocksDB Write 경로 튜닝이 핵심입니다. * **Hours**: 대량의 광고 ID 누적으로 인한 Filter Block Cache Miss와 CPU 포화가 발생하여 Managed Memory 증설이 필요합니다. * **Days**: Savepoint가 230GB에 달하는 대규모 상태가 병목이며, Checkpoint I/O 문제를 해결하기 위해 Changelog State Backend를 활용합니다. * Flink State를 '단일 진실 공급원(SSOT)'으로 삼아, 장애 발생 시에도 Redis를 State로부터 언제든 다시 구성할 수 있도록 설계했습니다. ### 초기 적재와 전환 정합성 확보 * 7일치의 과거 데이터를 채우는 과정에서 '백필(카운트만 수행)'과 '캐치업(카운트와 만료 타이머 함께 등록)' 파이프라인을 분리하는 2단계 구조를 설계했습니다. * 백필 도중 만료 타이머가 미리 발화하여 집계가 틀어지는 문제를 방지하기 위해, 백필 완료 후 특정 시점부터만 Redis에 쓰기가 수행되도록 제어했습니다. * `withIdleness` 설정을 통해 특정 파티션의 지연이 전체 Watermark 진행을 막지 않도록 하고, `timerState`의 TTL을 윈도우보다 길게 설정해 지연 상황에서도 감소 로직이 누락되지 않도록 보장했습니다. ### RocksDB와 런타임 최적화 * **Minutes 앱**: Write Buffer Manager(WBM) 압박을 완화하여 RocksDB가 쓰기를 멈추는 Write Stall 현상을 방지했습니다. * **Hours 앱**: Bloom Filter 및 메모리 설정을 통해 캐시 미스를 줄여 CPU 효율을 높였습니다. * **Days 앱**: 거대한 SST 파일로 인한 체크포인트 부하를 줄이기 위해 레벨 최적화와 Changelog 메커니즘을 적용했습니다. 대규모 데이터를 다루는 실시간 집계 시스템에서는 모든 구간을 하나의 설정으로 처리하기보다, 데이터의 규모와 병목 지점에 따라 앱을 분리하고 각기 다른 RocksDB 튜닝 전략을 적용하는 것이 운영 안정성 측면에서 효과적입니다. 또한, 상태(State)를 시스템의 최상위 데이터 원천으로 관리하는 원칙을 지킬 때 장애 복구와 데이터 정합성 유지가 훨씬 용이해집니다.

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사업자 데이터 리터러시 높이기: BC Monthly Report 발행기 (새 탭에서 열림)

토스는 각 사업부별로 흩어져 있던 사업자(Business Customer, BC) 데이터를 통합하여 '단일 진실의 근원(SSOT)'인 데이터 마트를 구축하고, 이를 기반으로 전사적인 월간 리포트를 발행하여 비즈니스 의사결정 구조를 혁신했습니다. 이 과정에서 파편화된 지표 정의를 하나로 모으고 현업의 니즈를 반영한 결과, 전사 구성원들이 동일한 기준으로 사업 현황을 파악하고 데이터에 기반해 실질적인 액션 아이템을 도출할 수 있는 환경이 마련되었습니다. 이러한 여정은 단순한 데이터 정리를 넘어 토스 전반의 데이터 리터러시를 높이고 비즈니스 성장을 가속화하는 기폭제가 되었습니다. **단일 진실의 근원(SSOT)을 위한 데이터 마트 구축** * 쇼핑, 광고, 페이 등 각 사업부별로 분산되어 관리되던 사업자 데이터를 통합하여 전사적으로 공통된 언어를 사용하는 'BC 데이터 마트'를 설계했습니다. * 사업부별로 상이했던 매출과 비용 발생 기준을 표준화하기 위해 도메인 담당자들과의 소통을 거쳐 '토스에서 활동하는 사업자'에 대한 명확한 정의를 수립했습니다. * 이를 통해 "이번 달 매출을 발생시킨 사업자가 몇 명인가?"라는 기초적인 질문에 대해 전사가 동일한 숫자로 답변할 수 있는 기술적 기반을 마련했습니다. **통찰을 제공하는 Monthly BC Report 설계 및 자동화** * 데이터의 전파력을 높이기 위해 신규(New), 이탈(Churn), 유지(Retained) 트렌드와 매출 규모별 티어(Tier) 분석을 포함한 월간 리포트를 기획했습니다. * 단순 지표 나열이 아닌, 코호트 리텐션(Cohort Retention) 분석을 통해 플랫폼 만족도를 확인하고, 이탈 가맹점 리스트 등 실무자가 즉시 활용 가능한 로우 데이터(Raw Data)를 함께 제공했습니다. * 데이터 파이프라인은 Airflow를 통해 마트를 구축하고 Jenkins로 배치 작업을 수행하며, 최종적으로 태블로(Tableau)와 SQL을 연동해 매달 자동으로 업데이트되는 환경을 구현했습니다. **현업 피드백을 통한 리포트의 고도화와 데이터 리터러시 확산** * PO, 세일즈 팀장 등 실제 사용자의 니즈를 파악하기 위해 심층 인터뷰를 진행하고, 이를 바탕으로 '회원 가입' 단계 분석이나 도메인 간 활성화 순서 등 구체적인 지표를 리포트에 추가했습니다. * 리포트 발행 이후 사업자 데이터에 대한 전사적 관심이 급증하며, 이탈 가맹점 상세 분석이나 데일리 트래킹 등 후속 심화 분석 프로젝트로 이어지는 성과를 거두었습니다. * 고정된 포맷에 안주하지 않고 매달 현업의 피드백을 반영하여 지표를 개선함으로써, 조직 전체의 데이터 이해도와 활용 능력을 점진적으로 상향 평준화했습니다. 데이터 마트 구축과 리포트 발행은 끝이 아닌 시작이며, 현업과의 지속적인 피드백 루프를 통해 리포트를 ' 살아있는 문서'로 관리하는 것이 중요합니다. 조직 내 데이터 리터러시를 높이고 싶다면 표준화된 지표 정의부터 시작해 구성원들이 실제 업무에 바로 적용할 수 있는 액션 중심의 데이터를 제공하는 단계적 접근이 필요합니다.