Process Control

Process Control

Process Control(프로세스 제어) 은 배치 처리 및 데이터 플로우 기반 시스템에서 각 작업 단계의 실행 순서, 상태, 예외 상황을 관리하는 기술이다. 프로세스 제어는 데이터 흐름의 일관성과 신뢰성을 유지하며, 오류 발생 시 빠른 감지와 복구를 지원한다. 실무에서는 워크플로우 자동화, 대용량 데이터 파이프라인, ETL(Extract, Transform, Load) 시스템 등 다양한 분야에서 활용되며, 운영 자동화와 장애 복원력을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

배경 및 목적

• 대규모 데이터 처리에서 각 단계의 정확한 실행 순서와 오류 감지가 필요
• 장애 발생 시 빠른 복구와 재처리 지원
• 전체 데이터 흐름의 신뢰성과 일관성 보장

핵심 개념

• 프로세스 제어 (Process Control) 는 데이터 처리 시스템에서 각 처리 단계 (프로세스) 의 실행, 상태, 예외, 흐름을 관리하는 기능 또는 메커니즘이다. 배치 처리, 데이터 플로우 아키텍처 등에서 각 단계의 시작, 종료, 오류, 재시도, 의존성 등을 통제한다.

실무 구현과의 연관성

• 워크플로우 엔진 (Airflow, Control-M 등), 배치 스케줄러 (Cron 등) 에서 프로세스 제어가 핵심적으로 사용된다.
• 데이터 파이프라인, ETL, 대규모 로그 처리 등에서 각 단계의 자동 실행, 모니터링, 장애 복구에 활용된다.
• 각 단계별로 상태 (성공, 실패, 진행 중 등) 와 의존성 (선행/후행 작업) 을 관리하여 전체 시스템의 신뢰성을 높인다.

주요 기능 및 역할

• 작업 실행 및 상태 관리
• 오류 감지 및 알림
• 의존성 및 순서 제어
• 재시도 및 복구
• 모니터링 및 로깅

특징

• 자동화된 실행 및 예외 처리
• 상태 기반 제어 (State-driven Control)
• 유연한 확장성 (다양한 작업 추가/변경 용이)

핵심 원칙

• 명확한 상태 관리: 각 작업의 상태 (성공, 실패, 대기 등) 를 명확히 기록 및 관리
• 의존성 기반 실행: 선행 작업이 완료되어야 후행 작업이 실행
• 자동 복구 및 재시도: 실패 시 자동 재시도 및 복구 지원

주요 원리 및 작동 원리

• 각 작업은 상태 머신 (State Machine) 이나 워크플로우 엔진에 의해 제어됨
• 작업 실행 → 상태 기록 → 성공/실패에 따른 후속 처리 → 전체 워크플로우 완료

flowchart TD
    Start[시작]
    Step1[작업 1 실행]
    Check1[작업 1 상태 확인]
    Step2[작업 2 실행]
    Check2[작업 2 상태 확인]
    Success[전체 성공]
    Error[오류 처리 및 재시도]

    Start --> Step1 --> Check1
    Check1 -- 성공 --> Step2
    Check1 -- 실패 --> Error
    Step2 --> Check2
    Check2 -- 성공 --> Success
    Check2 -- 실패 --> Error
    Error --> Step1

• 각 단계는 실행 후 상태를 확인하고, 실패 시 오류 처리 및 재시도가 이루어짐

구조 및 아키텍처

Process Control Architecture 는 다음과 같은 필수 구성요소와 선택 구성요소로 이루어진다.

graph TB
    subgraph "Process Control Architecture"
        subgraph "필수 구성요소"
            A[제어기<br/>Controller Unit]
            B[처리 유닛<br/>Processing Unit]
            C[센서<br/>Sensor]
            D[액추에이터<br/>Actuator]
        end
        
        subgraph "선택 구성요소"
            E[HMI<br/>Human Machine Interface]
            F[데이터 로거<br/>Data Logger]
            G[알람 시스템<br/>Alarm System]
            H[통신 모듈<br/>Communication Module]
        end
        
        A --> B
        C --> A
        A --> D
        D --> B
        B --> C
        A -.-> E
        A -.-> F
        A -.-> G
        A -.-> H
    end

필수 구성요소:

구현 기법

• 상태 머신 (State Machine) 기반의 워크플로우 제어
• 이벤트 기반 트리거 (Event-driven Trigger)
• 작업별 의존성 그래프 (Dependency Graph) 구축
• 재시도 및 롤백 로직 내장
• 모니터링 및 알림 시스템 연동

장점

단점과 문제점 그리고 해결방안

단점

문제점

도전 과제

• 대규모 분산 환경에서의 상태 일관성 유지
• 실시간 모니터링 및 자동 복구의 고도화
• 복잡한 의존성 그래프의 시각화 및 관리
• 클라우드 네이티브 환경에서의 확장성과 비용 최적화

분류 기준에 따른 종류 및 유형

실무 사용 예시

활용 사례

사례 1: ETL 파이프라인에서의 프로세스 제어

시스템 구성: 데이터 소스 → 추출 (Extract) → 변환 (Transform) → 적재 (Load) → 데이터 웨어하우스

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[데이터 소스]
   |
[추출 단계] --(상태 관리/오류 감지)--> [변환 단계] --(상태 관리/오류 감지)--> [적재 단계]
   |
[모니터링/로깅]

워크플로우: 각 단계별로 상태 관리, 오류 발생 시 해당 단계만 재실행, 전체 파이프라인의 신뢰성 강화

Process Control 적용 시: 장애 발생 시 빠른 감지 및 복구, 각 단계별 상태 추적, 데이터 품질 보장
미적용 시: 장애 시 전체 파이프라인 중단, 오류 추적 및 복구 어려움

구현 예시:

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# 간단한 프로세스 제어 예시 (ETL 파이프라인의 각 단계 상태 관리)
class ProcessStep:
    def __init__(self, name, func):
        self.name = name
        self.func = func
        self.status = 'PENDING'

    def execute(self):
        try:
            self.func()
            self.status = 'SUCCESS'
        except Exception as e:
            self.status = 'FAILED'
            print(f"{self.name} 단계 실패: {e}")

def extract():
    # 데이터 추출 로직
    print("데이터 추출 완료")

def transform():
    # 데이터 변환 로직
    print("데이터 변환 완료")

def load():
    # 데이터 적재 로직
    print("데이터 적재 완료")

steps = [
    ProcessStep("추출", extract),
    ProcessStep("변환", transform),
    ProcessStep("적재", load),
]

for step in steps:
    step.execute()
    if step.status != 'SUCCESS':
        print(f"{step.name} 단계에서 오류 발생, 파이프라인 중단")
        break

각 단계별로 상태를 관리하며, 실패 시 즉시 중단 및 오류 메시지를 출력한다.

실무에서 효과적으로 적용하기 위한 고려사항 및 주의할 점

최적화하기 위한 고려사항 및 주의할 점

주제와 관련하여 주목할 내용

반드시 학습해야할 내용

용어 정리

참고 및 출처

• Data Flow Architecture: Behind-the-Scenes & Examples | Airbyte
• Data Flow Architecture - Tutorialride
• Data Flow Architecture - Tutorialspoint
• Control system - Wikipedia
• Closed-loop System and Control Systems
• Feedback Control Loop - ScienceDirect Topics
• What is an Embedded Control System? | Green Throttle
• Basic Feedback Control Principles | Control.com