리드 · 아키텍트 CS 기초 기술면접

일관된 해시는 노드가 추가되거나 제거될 때 전체 데이터의 재분배 없이 일부 키만 이동시켜 시스템 안정성을 높입니다. 해시 링 구조에서 키와 노드를 동일한 해시 함수로 배치하고, 키는 시계방향으로 만나는 첫 번째 노드에 할당됩니다. 가상 노드는 하나의 물리 노드를 링 위의 여러 지점에 매핑하여 데이터를 균등하게 분산시킵니다. 이를 통해 특정 노드에 부하가 집중되는 문제를 해결하고, 노드 장애 시 부하가 여러 노드로 분산되어 핫스팟을 방지합니다. Redis Cluster, Cassandra, DynamoDB 등에서 핵심 기술로 사용됩니다.

해시맵과 최소 힙(Min Heap)을 조합하여 구현합니다. 해시맵으로 각 항목의 빈도수를 O(1)에 추적하고, 크기 K의 최소 힙으로 상위 K개를 유지합니다. 새로운 항목이 들어올 때 빈도를 업데이트하고, 힙의 최소값보다 크면 최소값을 제거하고 새 항목을 삽입합니다(O(log K)). 전체 시간 복잡도는 N개 항목 처리 시 O(N log K)이며, 공간 복잡도는 O(N + K)입니다. 더 최적화하려면 Count-Min Sketch와 같은 확률적 자료구조를 사용해 공간을 O(K)로 줄일 수 있습니다. 실시간 트렌드 분석이나 이상 탐지 시스템에서 활용됩니다.

Slow Start는 연결 초기에 cwnd를 1 MSS에서 시작해 ACK마다 지수적으로 증가시키며, ssthresh에 도달하면 Congestion Avoidance로 전환합니다. Congestion Avoidance는 cwnd를 RTT마다 1 MSS씩 선형 증가시켜 네트워크 용량을 탐색합니다. Fast Retransmit은 3개의 중복 ACK를 받으면 타임아웃을 기다리지 않고 즉시 재전송하며, ssthresh를 cwnd의 절반으로 설정합니다. Fast Recovery는 Fast Retransmit 후 cwnd를 ssthresh로 설정하고 Congestion Avoidance를 시작해 타임아웃보다 빠른 복구를 가능하게 합니다. 타임아웃이 발생하면 ssthresh를 절반으로 줄이고 cwnd를 1로 초기화하여 Slow Start부터 다시 시작합니다.

데드락의 4가지 필요조건은 상호 배제(Mutual Exclusion), 점유와 대기(Hold and Wait), 비선점(No Preemption), 순환 대기(Circular Wait)입니다. 상호 배제는 공유 가능한 자원으로 변경하거나 Lock-free 알고리즘으로 제거하고, 점유와 대기는 필요한 모든 자원을 한 번에 획득하는 방식으로 방지합니다. 비선점은 자원을 강제로 회수 가능하게 하고, 순환 대기는 자원에 전역 순서를 부여해 항상 같은 순서로 획득하게 합니다. 실무에서는 순환 대기 방지(자원 순서화)가 가장 선호되는데, 구현이 간단하고 성능 오버헤드가 적으며 예측 가능하기 때문입니다. 데이터베이스 락 획득 시 테이블 ID 순서로 락을 걸거나, 멀티스레드 코드에서 뮤텍스를 정렬된 순서로 획득하는 방식이 대표적입니다.

MVCC는 데이터 수정 시 기존 데이터를 덮어쓰지 않고 새 버전을 생성하여, 읽기 작업이 쓰기 작업을 블로킹하지 않고 일관된 스냅샷을 읽을 수 있게 합니다. 각 행은 생성 시점의 트랜잭션 ID와 삭제 시점의 트랜잭션 ID를 가지며, 트랜잭션은 자신의 시작 시점에 보이는 버전만 읽습니다. Lock 기반 방식 대비 읽기 성능이 우수하고 동시성이 높지만, 버전 관리로 인한 저장 공간 증가와 Vacuum 오버헤드가 발생합니다. Write Skew는 두 트랜잭션이 서로 다른 행을 읽고 업데이트할 때 비즈니스 제약조건이 위반되는 문제로, Serializable 격리 수준이나 SELECT FOR UPDATE로 명시적 락을 사용해 해결합니다. PostgreSQL, MySQL InnoDB, Oracle 등 대부분의 현대 RDBMS에서 기본 동시성 제어 메커니즘으로 사용됩니다.