REST vs GraphQL vs gRPC: API 통신 방식의 모든 것 - 장단점, 사용 예시 총정리

REST vs GraphQL vs gRPC: API 통신 방식의 모든 것

 

현대 소프트웨어 개발에서 API는 시스템 간의 효율적인 통신을 위한 핵심 요소입니다.

REST, GraphQL, gRPC는 각각 고유한 특성과 장단점을 가진 대표적인 API 통신 방식입니다.

이 글에서는 세 가지 API 통신 방식의 개념, 작동 방식, 장단점,

그리고 실제 사용 사례를 자세히 비교 분석하여 개발자들이 프로젝트에 적합한 API를 선택하는 데 도움을 드리고자 합니다.

 

API 통신 방식 개요

API(Application Programming Interface)는 서로 다른 소프트웨어 시스템이 통신할 수 있게 해주는 중간 계층입니다.

현대 웹 및 모바일 애플리케이션 개발에서는 다양한 API 통신 방식이 사용되고 있으며, 각각의 방식은 고유한 패러다임과 기술적 특성을 가지고 있습니다.

API 설계 방식을 선택할 때는 프로젝트의 요구 사항, 성능 목표, 클라이언트 다양성, 개발 팀의 전문성 등을 고려해야 합니다. 이제 각 API 통신 방식에 대해 자세히 알아보겠습니다.

REST API

REST 개념 및 특징

REST(Representational State Transfer)는 2000년 로이 필딩(Roy Fielding)이 그의 박사 논문에서 제안한 아키텍처 스타일로, 웹의 기존 기술과 HTTP 프로토콜을 그대로 활용하는 방식입니다. REST는 다음과 같은 주요 특징을 가집니다:

• 자원(Resource) 중심: URI를 통해 자원을 명시하고, HTTP 메서드(GET, POST, PUT, DELETE 등)로 자원에 대한 CRUD 작업을 수행합니다.
• 무상태(Stateless): 각 요청은 이전 요청과 독립적이며, 서버는 클라이언트의 상태를 저장하지 않습니다.
• 균일한 인터페이스: 일관된 인터페이스로 시스템 아키텍처를 단순화하고 상호 작용의 가시성을 개선합니다.
• 캐시 가능성(Cacheability): 응답을 캐싱하여 클라이언트-서버 간 상호 작용을 줄일 수 있습니다.
• 계층화 시스템(Layered System): 보안, 로드 밸런싱, 공유 캐시 등의 계층을 추가할 수 있습니다.

REST API 구현 예시

// Express.js를 사용한 간단한 REST API 구현
const express = require('express');
const app = express();
app.use(express.json());

let users = [
  { id: 1, name: '김철수', email: 'kim@example.com' },
  { id: 2, name: '이영희', email: 'lee@example.com' }
];

// 모든 사용자 조회
app.get('/api/users', (req, res) => {
  res.json(users);
});

// 특정 사용자 조회
app.get('/api/users/:id', (req, res) => {
  const user = users.find(u => u.id === parseInt(req.params.id));
  if (!user) return res.status(404).json({ message: '사용자를 찾을 수 없습니다' });
  res.json(user);
});

// 사용자 추가
app.post('/api/users', (req, res) => {
  const newUser = {
    id: users.length + 1,
    name: req.body.name,
    email: req.body.email
  };
  users.push(newUser);
  res.status(201).json(newUser);
});

app.listen(3000, () => console.log('서버가 3000번 포트에서 실행 중입니다.'));

REST API의 장점

• 단순성과 직관성: HTTP 프로토콜의 기본 원칙을 따르므로 이해하기 쉽습니다.
• 광범위한 지원: 거의 모든 프로그래밍 언어와 플랫폼에서 지원됩니다.
• 캐싱: HTTP의 캐싱 메커니즘을 활용하여 성능을 최적화할 수 있습니다.
• 성숙한 생태계: 다양한 도구, 라이브러리, 프레임워크가 존재합니다.
• 확장성: 대규모 시스템에서도 효과적으로 작동합니다.

REST API의 단점

• 오버페칭(Overfetching): 클라이언트가 필요한 것보다 더 많은 데이터를 받을 수 있습니다.
• 언더페칭(Underfetching): 하나의 화면을 구성하기 위해 여러 번의 API 호출이 필요할 수 있습니다.
• 엔드포인트 증가: 기능이 추가될수록 관리해야 할 엔드포인트가 증가합니다.
• 버전 관리의 어려움: API 버전 관리가 복잡해질 수 있습니다.

REST API 실제 사용 사례

• 공개 API 서비스: Twitter, GitHub, 기상청 API 등 많은 공개 API가 REST를 사용합니다.
• 마이크로서비스 아키텍처: 서비스 간 통신에 REST API를 활용합니다.
• 모바일 앱 백엔드: 모바일 애플리케이션과 서버 간의 통신에 널리 사용됩니다.
• IoT 디바이스: 리소스가 제한된 디바이스에서도 HTTP 기반의 REST API를 통해 데이터를 교환합니다.

GraphQL

GraphQL 개념 및 특징

GraphQL은 2015년 Facebook에서 개발하여 공개한 API 쿼리 언어 및 런타임으로, 클라이언트가 필요한 데이터만 정확히 요청할 수 있게 해주는 것이 주요 특징입니다. GraphQL의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 단일 엔드포인트: 모든 요청이 하나의 엔드포인트로 전송됩니다.
• 선언적 데이터 요청: 클라이언트가 필요한 데이터 구조를 쿼리에 명시합니다.
• 타입 시스템: 강력한 타입 시스템을 통해 API의 스키마를 정의합니다.
• 실시간 데이터: Subscription을 통해 실시간 데이터 업데이트를 지원합니다.
• 뛰어난 개발자 경험: 자동 완성, 문서화, 오류 검증 등을 제공합니다.

GraphQL 구현 예시

// Apollo Server를 사용한 GraphQL API 구현
const { ApolloServer, gql } = require('apollo-server');

// 스키마 정의
const typeDefs = gql`
  type User {
    id: ID!
    name: String!
    email: String!
    posts: [Post!]!
  }

  type Post {
    id: ID!
    title: String!
    content: String!
    author: User!
  }

  type Query {
    users: [User!]!
    user(id: ID!): User
    posts: [Post!]!
    post(id: ID!): Post
  }

  type Mutation {
    createUser(name: String!, email: String!): User!
    createPost(title: String!, content: String!, authorId: ID!): Post!
  }
`;

// 데이터 소스
let users = [
  { id: '1', name: '김철수', email: 'kim@example.com' },
  { id: '2', name: '이영희', email: 'lee@example.com' }
];

let posts = [
  { id: '1', title: 'GraphQL 소개', content: 'GraphQL에 대한 소개글입니다.', authorId: '1' },
  { id: '2', title: 'REST vs GraphQL', content: 'API 방식 비교', authorId: '2' }
];

// 리졸버 함수
const resolvers = {
  Query: {
    users: () => users,
    user: (_, { id }) => users.find(u => u.id === id),
    posts: () => posts,
    post: (_, { id }) => posts.find(p => p.id === id)
  },
  User: {
    posts: (user) => posts.filter(p => p.authorId === user.id)
  },
  Post: {
    author: (post) => users.find(u => u.id === post.authorId)
  },
  Mutation: {
    createUser: (_, { name, email }) => {
      const newUser = { id: String(users.length + 1), name, email };
      users.push(newUser);
      return newUser;
    },
    createPost: (_, { title, content, authorId }) => {
      const newPost = { id: String(posts.length + 1), title, content, authorId };
      posts.push(newPost);
      return newPost;
    }
  }
};

const server = new ApolloServer({ typeDefs, resolvers });
server.listen().then(({ url }) => {
  console.log(`GraphQL 서버가 ${url}에서 실행 중입니다.`);
});

GraphQL 쿼리 예시

# 특정 사용자와 그 사용자의 게시물 조회하기
query {
  user(id: "1") {
    name
    email
    posts {
      title
      content
    }
  }
}

# 새 사용자 생성하기
mutation {
  createUser(name: "박지민", email: "park@example.com") {
    id
    name
    email
  }
}

GraphQL의 장점

• 필요한 데이터만 요청: 오버페칭과 언더페칭 문제를 해결합니다.
• 단일 요청으로 여러 리소스 조회: 한 번의 요청으로 복잡한 데이터 구조를 가져올 수 있습니다.
• 강력한 타입 시스템: 런타임 전에 많은 오류를 잡아낼 수 있습니다.
• 자체 문서화: 스키마 자체가 API 문서 역할을 합니다.
• 버전 관리 없이 API 진화: 필드를 추가하는 것이 기존 쿼리에 영향을 주지 않습니다.

GraphQL의 단점

• 학습 곡선: REST에 비해 상대적으로 학습해야 할 개념이 많습니다.
• 캐싱 구현의 복잡성: HTTP 캐싱보다 구현이 복잡할 수 있습니다.
• 파일 업로드: 기본적으로 파일 업로드 기능을 지원하지 않아 추가 작업이 필요합니다.
• 서버 부하: 복잡한 쿼리는 서버에 부하를 줄 수 있습니다.

GraphQL 실제 사용 사례

• 소셜 미디어 플랫폼: Facebook, Instagram, Twitter가 복잡한 데이터 관계를 효율적으로 처리하기 위해 GraphQL을 사용합니다.
• 콘텐츠 관리 시스템: Contentful, WordPress.com 등이 유연한 콘텐츠 쿼리를 위해 GraphQL을 활용합니다.
• 전자상거래 플랫폼: Shopify는 맞춤형 쇼핑 경험을 제공하기 위해 GraphQL API를 제공합니다.
• 모바일 애플리케이션: 네트워크 대역폭을 최적화하고 다양한 화면에 필요한 데이터를 효율적으로 가져오기 위해 사용됩니다.

gRPC

gRPC 개념 및 특징

gRPC(Google Remote Procedure Call)는 2015년 Google에서 개발한 고성능, 오픈소스 RPC(Remote Procedure Call) 프레임워크입니다. HTTP/2를 기반으로 하며 Protocol Buffers를 사용하여 데이터를 직렬화합니다. gRPC의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• Protocol Buffers(protobuf): 구조화된 데이터를 직렬화하기 위한 언어 중립적인 메커니즘입니다.
• HTTP/2 기반: 헤더 압축, 서버 푸시, 스트리밍, 다중화 등의 기능을 제공합니다.
• 강력한 코드 생성: 다양한 언어에 대한 클라이언트 및 서버 코드를 자동 생성합니다.
• 양방향 스트리밍: 클라이언트와 서버 간의 양방향 실시간 통신을 지원합니다.
• 인터셉터: 인증, 로깅, 모니터링 등을 위한 인터셉터를 지원합니다.

gRPC 구현 예시

먼저 Protocol Buffers 정의 파일(.proto)을 작성합니다:

// user_service.proto
syntax = "proto3";

package userservice;

service UserService {
  rpc GetUser (UserRequest) returns (UserResponse) {}
  rpc ListUsers (Empty) returns (UserListResponse) {}
  rpc CreateUser (CreateUserRequest) returns (UserResponse) {}
  rpc StreamUpdates (Empty) returns (stream UserUpdate) {}
}

message Empty {}

message UserRequest {
  string user_id = 1;
}

message UserResponse {
  string user_id = 1;
  string name = 2;
  string email = 3;
}

message UserListResponse {
  repeated UserResponse users = 1;
}

message CreateUserRequest {
  string name = 1;
  string email = 2;
}

message UserUpdate {
  string user_id = 1;
  string update_type = 2;
  UserResponse user = 3;
}

그런 다음 Node.js에서 gRPC 서버를 구현합니다:

// gRPC 서버 구현
const grpc = require('@grpc/grpc-js');
const protoLoader = require('@grpc/proto-loader');

const PROTO_PATH = './user_service.proto';

const packageDefinition = protoLoader.loadSync(PROTO_PATH, {
  keepCase: true,
  longs: String,
  enums: String,
  defaults: true,
  oneofs: true
});

const userProto = grpc.loadPackageDefinition(packageDefinition).userservice;

let users = [
  { user_id: '1', name: '김철수', email: 'kim@example.com' },
  { user_id: '2', name: '이영희', email: 'lee@example.com' }
];

// 서비스 구현
const server = new grpc.Server();
server.addService(userProto.UserService.service, {
  getUser: (call, callback) => {
    const user = users.find(u => u.user_id === call.request.user_id);
    if (user) {
      callback(null, user);
    } else {
      callback({
        code: grpc.status.NOT_FOUND,
        message: '사용자를 찾을 수 없습니다.'
      });
    }
  },

  listUsers: (call, callback) => {
    callback(null, { users });
  },

  createUser: (call, callback) => {
    const newUser = {
      user_id: String(users.length + 1),
      name: call.request.name,
      email: call.request.email
    };
    users.push(newUser);
    callback(null, newUser);
  },

  streamUpdates: (call) => {
    // 실시간 업데이트 시뮬레이션
    const interval = setInterval(() => {
      const randomUser = users[Math.floor(Math.random() * users.length)];
      call.write({
        user_id: randomUser.user_id,
        update_type: 'UPDATE',
        user: randomUser
      });
    }, 2000);

    call.on('cancelled', () => {
      clearInterval(interval);
    });
  }
});

server.bindAsync('0.0.0.0:50051', grpc.ServerCredentials.createInsecure(), () => {
  console.log('gRPC 서버가 50051 포트에서 실행 중입니다.');
  server.start();
});

gRPC 클라이언트 예시:

const grpc = require('@grpc/grpc-js');
const protoLoader = require('@grpc/proto-loader');

const PROTO_PATH = './user_service.proto';
const packageDefinition = protoLoader.loadSync(PROTO_PATH);
const userProto = grpc.loadPackageDefinition(packageDefinition).userservice;

const client = new userProto.UserService(
  'localhost:50051',
  grpc.credentials.createInsecure()
);

// 사용자 목록 조회
client.listUsers({}, (err, response) => {
  if (err) {
    console.error('에러:', err);
    return;
  }
  console.log('사용자 목록:', response.users);
});

// 실시간 업데이트 구독
const stream = client.streamUpdates({});
stream.on('data', (update) => {
  console.log('실시간 업데이트:', update);
});
stream.on('error', (err) => {
  console.error('스트림 에러:', err);
});

gRPC의 장점

• 높은 성능: HTTP/2와 Protocol Buffers를 사용하여 효율적인 통신을 제공합니다.
• 강력한 타입 안전성: Protocol Buffers를 통해 타입 안전성을 보장합니다.
• 다양한 언어 지원: 자동 생성된 클라이언트와 서버 코드를 여러 언어로 사용할 수 있습니다.
• 스트리밍 지원: 양방향 스트리밍을 통해 실시간 통신을 구현할 수 있습니다.
• 낮은 지연 시간: 헤더 압축과 멀티플렉싱을 통해 네트워크 사용을 최적화합니다.

gRPC의 단점

• 브라우저 지원 제한: 웹 브라우저에서 직접 gRPC를 사용하기 어렵습니다(gRPC-Web 필요).
• 학습 곡선: Protocol Buffers와 새로운 개념을 배워야 합니다.
• 디버깅의 어려움: 바이너리 형식이기 때문에 HTTP 도구로 디버깅하기 어렵습니다.
• 성숙도: REST에 비해 생태계가 상대적으로 덜 성숙했습니다(하지만 빠르게 발전 중).

gRPC 실제 사용 사례

• 마이크로서비스 내부 통신: Netflix, Square 등이 서비스 간 고성능 통신을 위해 사용합니다.
• 모바일 애플리케이션: 제한된 네트워크 환경에서 효율적인 통신을 위해 사용됩니다.
• IoT 시스템: 제한된 리소스를 가진 디바이스와의 효율적인 통신에 적합합니다.
• 실시간 서비스: 게임, 채팅 애플리케이션, 금융 거래 시스템 등에서 사용됩니다.

세 가지 API 방식 비교

아래 표는 REST, GraphQL, gRPC의 주요 특성을 비교한 것입니다:

특성	REST	GraphQL	gRPC
통신 프로토콜	HTTP	HTTP	HTTP/2
데이터 형식	JSON, XML, 등	JSON	Protocol Buffers
엔드포인트	다중	단일	서비스 정의 기반
오버페칭/언더페칭	발생 가능	최소화	서비스 정의에 따라 다름
실시간 통신	Webhooks 필요	Subscriptions	양방향 스트리밍
클라이언트 코드 생성	수동	다양한 도구 지원	자동 생성
브라우저 지원	완전 지원	완전 지원	제한적(gRPC-Web 필요)
캐싱	HTTP 캐싱	클라이언트 구현 필요	제한적
학습 곡선	낮음	중간	높음
성능 효율성	중간	중간-높음	매우 높음
개발 속도	빠름	중간	상대적으로 느림
문서화	별도 도구 필요	자체 문서화	서비스 정의가 문서 역할
주요 사용 사례	웹 API, 공개 API	복잡한 UI, 모바일 앱	마이크로서비스, 내부 시스템

성능 비교

성능 측면에서는 일반적으로 다음과 같은 순서로 효율성이 높아집니다:

1. gRPC: HTTP/2와 Protocol Buffers를 사용하여 가장 효율적인 네트워크 사용과 직렬화 성능을 제공합니다.
2. GraphQL: 단일 요청으로 필요한 모든 데이터를 가져올 수 있어 네트워크 사용을 최적화합니다.
3. REST: 여러 엔드포인트에 대한 요청이 필요할 수 있으며, JSON 직렬화는 Protocol Buffers보다 덜 효율적입니다.

하지만 성능은 구현 방법, 네트워크 환경, 캐싱 전략 등 다양한 요소에 따라 달라질 수 있습니다.

적합한 API 선택 가이드

다음 상황별로 적합한 API 방식을 선택하는 데 도움이 될 수 있는 가이드라인입니다:

REST가 적합한 경우

• 공개 API를 제공하는 경우
• 캐싱이 중요한 경우
• 단순한 CRUD 작업이 주를 이루는 경우
• 다양한 클라이언트 지원이 필요한 경우
• 개발 팀이 REST에 익숙한 경우
• 서버 리소스가 제한적인 경우

GraphQL이 적합한 경우

• 다양한 형태의 데이터가 필요한 복잡한 UI를 가진 애플리케이션
• 모바일 애플리케이션처럼 네트워크 효율성이 중요한 경우
• 빠른 프론트엔드 개발과 반복이 필요한 경우
• 데이터 요구 사항이 자주 변경되는 경우
• 여러 데이터 소스를 통합해야 하는 경우
• 실시간 업데이트가 필요한 경우

gRPC가 적합한 경우

• 마이크로서비스 간의 내부 통신
• 고성능, 낮은 지연 시간이 필요한 시스템
• 제한된 리소스를 가진 환경(IoT, 모바일)
• 양방향 스트리밍이 필요한 실시간 통신
• 다양한 프로그래밍 언어로 구현된 서비스 간 통신
• 엄격한 계약과 타입 안전성이 중요한 경우

결론

세 가지 API 통신 방식은 각각 고유한 장단점을 가지고 있으며, 상황에 따라 적절한 선택이 달라집니다.

• REST는 단순성, 성숙도, 광범위한 지원으로 인해 여전히 많은 상황에서 좋은 선택입니다.
• GraphQL은 유연성, 효율적인 데이터 로딩, 개발자 경험 측면에서 뛰어난 이점을 제공합니다.
• gRPC는 성능이 중요하고 서비스 간 통신이 주요 요구 사항인 시스템에 이상적입니다.

최근 추세는 하나의 API 방식만 사용하는 것이 아니라, 각 상황에 맞게 여러 방식을 조합하는 것입니다. 예를 들어, 공개 API는 REST로 제공하고, 내부 마이크로서비스 통신은 gRPC를 사용하며, 복잡한 데이터 요구 사항이 있는 웹 애플리케이션에는 GraphQL을 활용하는 방식입니다.

결국 가장 중요한 것은 프로젝트의 요구 사항을 정확히 이해하고, 그에 맞는 API 통신 방식을 선택하는 것입니다. 이 글이 여러분의 프로젝트에 적합한 API 방식을 선택하는 데 도움이 되길 바랍니다.