제26강: AI 기반 성능 프로파일링과 최적화

지능형 성능 분석과 자동 최적화 시스템 구축

난이도: 고급 예상 시간: 70분 카테고리: 고급

학습 목표

  • AI를 활용한 성능 병목 지점 자동 탐지
  • 실시간 성능 모니터링과 예측 분석
  • 자동 최적화 제안과 적용
  • 메모리 누수와 성능 저하 패턴 인식
  • 프로덕션 환경 성능 진단 도구 개발

지능형 성능 프로파일러

Cursor AI는 애플리케이션의 성능을 실시간으로 분석하고, 잠재적인 병목 지점을 자동으로 탐지하여 최적화 방안을 제시합니다. 머신러닝을 활용해 성능 패턴을 학습하고 예측합니다.

AI 성능 분석 시스템

실시간 성능 프로파일링 도구

// profiler/AIPerformanceProfiler.ts
import { CursorAI } from '@cursor/api';
import { performance, PerformanceObserver } from 'perf_hooks';
import * as v8 from 'v8';
import * as pprof from 'pprof';

export class AIPerformanceProfiler {
    private cursor: CursorAI;
    private metrics: Map;
    private anomalyDetector: AnomalyDetector;
    private optimizer: PerformanceOptimizer;
    private isProfilingActive: boolean = false;

    constructor() {
        this.cursor = new CursorAI();
        this.metrics = new Map();
        this.anomalyDetector = new AnomalyDetector();
        this.optimizer = new PerformanceOptimizer();
        this.setupObservers();
    }

    async startProfiling(config: ProfilingConfig): Promise {
        this.isProfilingActive = true;
        
        // CPU 프로파일링 시작
        if (config.cpu) {
            await pprof.time.start({
                durationMillis: config.duration || 60000,
                intervalMicros: 1000
            });
        }

        // 메모리 프로파일링 시작
        if (config.memory) {
            this.startMemoryProfiling();
        }

        // 네트워크 프로파일링
        if (config.network) {
            this.startNetworkProfiling();
        }

        // 실시간 분석 시작
        this.startRealtimeAnalysis();
    }

    private setupObservers() {
        // Performance Observer 설정
        const obs = new PerformanceObserver((list) => {
            for (const entry of list.getEntries()) {
                this.recordMetric(entry);
                
                // 실시간 이상 탐지
                if (this.anomalyDetector.isAnomaly(entry)) {
                    this.handleAnomaly(entry);
                }
            }
        });

        obs.observe({ 
            entryTypes: ['measure', 'function', 'mark', 'navigation', 'resource'] 
        });

        // V8 이벤트 리스너
        if (v8.setFlagsFromString) {
            v8.setFlagsFromString('--expose-gc');
        }
    }

    private async recordMetric(entry: PerformanceEntry) {
        const metric: PerformanceMetric = {
            name: entry.name,
            type: entry.entryType,
            startTime: entry.startTime,
            duration: entry.duration,
            timestamp: Date.now(),
            metadata: await this.enrichMetadata(entry)
        };

        const key = `${entry.entryType}:${entry.name}`;
        if (!this.metrics.has(key)) {
            this.metrics.set(key, []);
        }
        
        this.metrics.get(key)!.push(metric);

        // 버퍼 크기 제한
        const buffer = this.metrics.get(key)!;
        if (buffer.length > 10000) {
            buffer.shift();
        }
    }

    private async enrichMetadata(entry: PerformanceEntry): Promise {
        const metadata: any = {};

        // 스택 트레이스 수집
        if (entry.duration > 100) { // 100ms 이상 소요된 작업
            metadata.stackTrace = new Error().stack;
        }

        // 메모리 상태
        metadata.memory = process.memoryUsage();

        // CPU 사용률
        metadata.cpuUsage = process.cpuUsage();

        return metadata;
    }

    async analyzePerformance(): Promise {
        const report: PerformanceReport = {
            summary: await this.generateSummary(),
            bottlenecks: await this.identifyBottlenecks(),
            memoryLeaks: await this.detectMemoryLeaks(),
            optimizations: await this.suggestOptimizations(),
            predictions: await this.predictFutureIssues()
        };

        return report;
    }

    private async identifyBottlenecks(): Promise {
        const bottlenecks: Bottleneck[] = [];
        
        // 각 메트릭 카테고리 분석
        for (const [key, metrics] of this.metrics) {
            const analysis = await this.analyzeMetricPattern(metrics);
            
            if (analysis.isBottleneck) {
                bottlenecks.push({
                    type: analysis.type,
                    location: analysis.location,
                    impact: analysis.impact,
                    frequency: analysis.frequency,
                    suggestions: await this.generateOptimizationSuggestions(analysis)
                });
            }
        }

        // AI로 복잡한 패턴 분석
        const aiAnalysis = await this.performAIAnalysis();
        bottlenecks.push(...aiAnalysis.bottlenecks);

        return bottlenecks.sort((a, b) => b.impact - a.impact);
    }

    private async performAIAnalysis(): Promise {
        const metricsSnapshot = this.exportMetricsForAI();
        
        const prompt = `
성능 메트릭을 분석하여 병목 지점과 최적화 기회를 찾아주세요:

메트릭 데이터:
${JSON.stringify(metricsSnapshot, null, 2)}

다음을 분석해주세요:
1. 반복적인 성능 저하 패턴
2. 리소스 사용 이상 징후
3. 응답 시간 증가 추세
4. 메모리 누수 가능성
5. 비효율적인 알고리즘 사용

각 문제에 대해:
- 근본 원인
- 영향도 (1-10)
- 구체적인 해결 방안
- 예상 성능 개선율
`;

        const response = await this.cursor.ai.generateCode(prompt);
        return JSON.parse(response);
    }

    private async detectMemoryLeaks(): Promise {
        const leaks: MemoryLeak[] = [];
        
        // 힙 스냅샷 비교
        const heapSnapshots = await this.collectHeapSnapshots();
        
        for (let i = 1; i < heapSnapshots.length; i++) {
            const diff = await this.compareHeapSnapshots(
                heapSnapshots[i - 1],
                heapSnapshots[i]
            );
            
            // 지속적으로 증가하는 객체 탐지
            const growingObjects = diff.filter(obj => 
                obj.retainedSizeDiff > 0 && 
                obj.instanceCountDiff > 0
            );
            
            for (const obj of growingObjects) {
                if (this.isLikelyLeak(obj)) {
                    leaks.push({
                        className: obj.className,
                        retainedSize: obj.retainedSize,
                        instanceCount: obj.instanceCount,
                        growthRate: obj.growthRate,
                        stackTrace: await this.findAllocationStack(obj),
                        severity: this.calculateLeakSeverity(obj),
                        fix: await this.suggestLeakFix(obj)
                    });
                }
            }
        }

        return leaks;
    }

    private async suggestOptimizations(): Promise {
        const optimizations: Optimization[] = [];
        
        // 1. 함수 실행 시간 최적화
        const slowFunctions = await this.identifySlowFunctions();
        for (const func of slowFunctions) {
            const optimization = await this.optimizeFunction(func);
            if (optimization) {
                optimizations.push(optimization);
            }
        }

        // 2. 렌더링 최적화
        const renderingIssues = await this.analyzeRendering();
        optimizations.push(...renderingIssues.optimizations);

        // 3. 네트워크 최적화
        const networkOptimizations = await this.analyzeNetworkPerformance();
        optimizations.push(...networkOptimizations);

        // 4. 번들 크기 최적화
        const bundleOptimizations = await this.analyzeBundleSize();
        optimizations.push(...bundleOptimizations);

        return optimizations.sort((a, b) => b.estimatedImprovement - a.estimatedImprovement);
    }

    private async optimizeFunction(func: SlowFunction): Promise {
        const code = await this.getFunctionCode(func);
        
        const prompt = `
다음 함수의 성능을 최적화해주세요:

함수명: ${func.name}
평균 실행 시간: ${func.avgDuration}ms
호출 빈도: ${func.callCount}/분

코드:
\`\`\`javascript
${code}
\`\`\`

최적화 제안:
1. 알고리즘 개선
2. 불필요한 연산 제거
3. 캐싱 적용
4. 비동기 처리
5. 메모이제이션

최적화된 코드와 예상 개선율을 제공해주세요.
`;

        const response = await this.cursor.ai.generateCode(prompt);
        const optimization = JSON.parse(response);

        return {
            type: 'function',
            target: func.name,
            currentPerformance: func.avgDuration,
            estimatedImprovement: optimization.improvementPercentage,
            suggestion: optimization.description,
            code: optimization.optimizedCode,
            risk: optimization.risk || 'low'
        };
    }

    private async predictFutureIssues(): Promise {
        const predictions: PerformancePrediction[] = [];
        
        // 시계열 분석으로 트렌드 예측
        for (const [key, metrics] of this.metrics) {
            const trend = this.analyzeTrend(metrics);
            
            if (trend.isWorrying) {
                const prediction = await this.generatePrediction(key, trend);
                predictions.push(prediction);
            }
        }

        // ML 모델로 복잡한 패턴 예측
        const mlPredictions = await this.runMLPrediction();
        predictions.push(...mlPredictions);

        return predictions;
    }

    private analyzeTrend(metrics: PerformanceMetric[]): TrendAnalysis {
        if (metrics.length < 10) {
            return { isWorrying: false };
        }

        // 이동 평균 계산
        const windowSize = Math.min(10, Math.floor(metrics.length / 3));
        const movingAverages = [];
        
        for (let i = windowSize; i < metrics.length; i++) {
            const window = metrics.slice(i - windowSize, i);
            const avg = window.reduce((sum, m) => sum + m.duration, 0) / windowSize;
            movingAverages.push(avg);
        }

        // 트렌드 계산
        const trend = this.calculateTrendSlope(movingAverages);
        
        return {
            isWorrying: trend.slope > 0.1 && trend.r2 > 0.7,
            slope: trend.slope,
            confidence: trend.r2,
            projection: this.projectFuture(trend, movingAverages)
        };
    }

    async applyOptimization(optimization: Optimization): Promise {
        console.log(`🔧 최적화 적용 중: ${optimization.target}`);
        
        // 백업 생성
        const backup = await this.createBackup(optimization.target);
        
        try {
            // 최적화 적용
            switch (optimization.type) {
                case 'function':
                    await this.applyFunctionOptimization(optimization);
                    break;
                case 'query':
                    await this.applyQueryOptimization(optimization);
                    break;
                case 'rendering':
                    await this.applyRenderingOptimization(optimization);
                    break;
                case 'caching':
                    await this.applyCachingStrategy(optimization);
                    break;
            }

            // 성능 검증
            const validation = await this.validateOptimization(optimization);
            
            if (validation.improved) {
                return {
                    success: true,
                    actualImprovement: validation.improvementPercentage,
                    message: `성능이 ${validation.improvementPercentage}% 개선되었습니다.`
                };
            } else {
                // 롤백
                await this.rollback(backup);
                return {
                    success: false,
                    message: '성능 개선이 확인되지 않아 롤백했습니다.'
                };
            }
        } catch (error) {
            await this.rollback(backup);
            throw error;
        }
    }
}

// 실시간 성능 모니터링 대시보드
export class PerformanceDashboard {
    private profiler: AIPerformanceProfiler;
    private websocket: WebSocket;
    private charts: Map;

    constructor() {
        this.profiler = new AIPerformanceProfiler();
        this.charts = new Map();
        this.setupRealtimeUpdates();
    }

    private setupRealtimeUpdates() {
        // 실시간 메트릭 스트리밍
        setInterval(async () => {
            const metrics = await this.profiler.getCurrentMetrics();
            this.updateCharts(metrics);
            this.broadcastMetrics(metrics);
        }, 1000);

        // AI 분석 주기적 실행
        setInterval(async () => {
            const analysis = await this.profiler.analyzePerformance();
            this.updateAnalysis(analysis);
        }, 30000); // 30초마다
    }

    private updateCharts(metrics: RealtimeMetrics) {
        // CPU 사용률 차트 업데이트
        this.updateChart('cpu', {
            timestamp: Date.now(),
            value: metrics.cpu.usage,
            threshold: 80
        });

        // 메모리 사용량 차트
        this.updateChart('memory', {
            timestamp: Date.now(),
            value: metrics.memory.heapUsed / metrics.memory.heapTotal * 100,
            threshold: 90
        });

        // 응답 시간 차트
        this.updateChart('responseTime', {
            timestamp: Date.now(),
            value: metrics.responseTime.p95,
            threshold: metrics.responseTime.sla
        });

        // 처리량 차트
        this.updateChart('throughput', {
            timestamp: Date.now(),
            value: metrics.throughput.requestsPerSecond
        });
    }

    async generatePerformanceReport(): Promise {
        const analysis = await this.profiler.analyzePerformance();
        
        return `
# 성능 분석 보고서

## 요약
- 전체 성능 점수: ${analysis.summary.overallScore}/100
- 주요 병목 지점: ${analysis.bottlenecks.length}개
- 메모리 누수 의심: ${analysis.memoryLeaks.length}개
- 최적화 제안: ${analysis.optimizations.length}개

## 상세 분석

### 1. 병목 지점
${analysis.bottlenecks.map(b => `
#### ${b.type} - ${b.location}
- 영향도: ${b.impact}/10
- 발생 빈도: ${b.frequency}회/분
- 권장 조치: ${b.suggestions.join(', ')}
`).join('\n')}

### 2. 메모리 분석
${analysis.memoryLeaks.map(leak => `
#### ${leak.className}
- 누수 크기: ${formatBytes(leak.retainedSize)}
- 인스턴스 수: ${leak.instanceCount}
- 심각도: ${leak.severity}
- 해결 방안: ${leak.fix}
`).join('\n')}

### 3. 최적화 제안
${analysis.optimizations.map(opt => `
#### ${opt.target}
- 예상 개선율: ${opt.estimatedImprovement}%
- 위험도: ${opt.risk}
- 구현 방법:
\`\`\`javascript
${opt.code}
\`\`\`
`).join('\n')}

### 4. 향후 예측
${analysis.predictions.map(pred => `
- ${pred.metric}: ${pred.timeframe}내 ${pred.prediction}
  - 신뢰도: ${pred.confidence}%
  - 권장 조치: ${pred.recommendation}
`).join('\n')}
`;
    }
}

// 성능 최적화 자동화
export class AutoPerformanceOptimizer {
    private profiler: AIPerformanceProfiler;
    private config: OptimizerConfig;
    private optimizationHistory: OptimizationHistory[];

    constructor(config: OptimizerConfig) {
        this.profiler = new AIPerformanceProfiler();
        this.config = config;
        this.optimizationHistory = [];
    }

    async startAutoOptimization(): Promise {
        console.log('🤖 자동 성능 최적화 시작...');
        
        // 지속적인 모니터링 및 최적화
        setInterval(async () => {
            await this.optimizationCycle();
        }, this.config.interval || 300000); // 5분마다
    }

    private async optimizationCycle(): Promise {
        // 1. 성능 분석
        const analysis = await this.profiler.analyzePerformance();
        
        // 2. 최적화 대상 선정
        const targets = this.selectOptimizationTargets(analysis);
        
        // 3. 각 대상에 대해 최적화 수행
        for (const target of targets) {
            try {
                const result = await this.optimizeTarget(target);
                
                this.optimizationHistory.push({
                    timestamp: new Date(),
                    target: target.name,
                    result,
                    improvement: result.actualImprovement
                });
                
                // 성공적인 최적화 학습
                if (result.success) {
                    await this.learnFromSuccess(target, result);
                }
            } catch (error) {
                console.error(`최적화 실패: ${target.name}`, error);
            }
        }
        
        // 4. 보고서 생성
        await this.generateOptimizationReport();
    }

    private selectOptimizationTargets(analysis: PerformanceReport): OptimizationTarget[] {
        const targets: OptimizationTarget[] = [];
        
        // 자동 최적화 가능한 항목 필터링
        const autoOptimizable = analysis.optimizations.filter(opt => 
            opt.risk === 'low' && 
            opt.estimatedImprovement > this.config.minImprovement
        );
        
        // 우선순위 정렬
        return autoOptimizable
            .sort((a, b) => b.estimatedImprovement - a.estimatedImprovement)
            .slice(0, this.config.maxConcurrent || 3)
            .map(opt => ({
                name: opt.target,
                type: opt.type,
                optimization: opt
            }));
    }

    private async optimizeTarget(target: OptimizationTarget): Promise {
        console.log(`🎯 최적화 대상: ${target.name}`);
        
        // 사전 성능 측정
        const beforeMetrics = await this.measurePerformance(target);
        
        // 최적화 적용
        await this.profiler.applyOptimization(target.optimization);
        
        // 안정화 대기
        await this.waitForStabilization();
        
        // 사후 성능 측정
        const afterMetrics = await this.measurePerformance(target);
        
        // 개선율 계산
        const improvement = this.calculateImprovement(beforeMetrics, afterMetrics);
        
        return {
            success: improvement > 0,
            actualImprovement: improvement,
            beforeMetrics,
            afterMetrics
        };
    }

    private async learnFromSuccess(
        target: OptimizationTarget, 
        result: OptimizationResult
    ): Promise {
        // 성공적인 최적화 패턴 학습
        const pattern = {
            targetType: target.type,
            optimization: target.optimization,
            actualImprovement: result.actualImprovement,
            context: await this.captureContext()
        };
        
        // AI 모델 업데이트
        await this.updateOptimizationModel(pattern);
    }

    private async generateOptimizationReport(): Promise {
        const report = {
            period: {
                from: this.optimizationHistory[0]?.timestamp || new Date(),
                to: new Date()
            },
            totalOptimizations: this.optimizationHistory.length,
            successfulOptimizations: this.optimizationHistory.filter(h => h.result.success).length,
            totalImprovement: this.optimizationHistory.reduce((sum, h) => 
                sum + (h.improvement || 0), 0
            ),
            topOptimizations: this.optimizationHistory
                .sort((a, b) => (b.improvement || 0) - (a.improvement || 0))
                .slice(0, 5)
        };
        
        // 보고서 저장 및 알림
        await this.saveReport(report);
        await this.notifyStakeholders(report);
    }
}

메모리 프로파일링과 최적화

고급 메모리 분석 도구

// profiler/MemoryProfiler.ts
export class AdvancedMemoryProfiler {
    private heapSnapshots: HeapSnapshot[] = [];
    private retainerGraphs: Map = new Map();
    private cursor: CursorAI;

    constructor() {
        this.cursor = new CursorAI();
        this.setupMemoryTracking();
    }

    private setupMemoryTracking() {
        // 가비지 컬렉션 이벤트 추적
        if (global.gc) {
            const originalGC = global.gc;
            global.gc = () => {
                const before = process.memoryUsage();
                originalGC();
                const after = process.memoryUsage();
                
                this.recordGCEvent({
                    before,
                    after,
                    freed: before.heapUsed - after.heapUsed,
                    timestamp: Date.now()
                });
            };
        }

        // 주기적 스냅샷
        setInterval(() => {
            this.takeHeapSnapshot();
        }, 60000); // 1분마다
    }

    async analyzeMemoryLeaks(): Promise {
        if (this.heapSnapshots.length < 2) {
            throw new Error('최소 2개의 힙 스냅샷이 필요합니다.');
        }

        const leaks: DetectedLeak[] = [];
        
        // 스냅샷 간 비교
        for (let i = 1; i < this.heapSnapshots.length; i++) {
            const prev = this.heapSnapshots[i - 1];
            const curr = this.heapSnapshots[i];
            
            const growth = await this.compareSnapshots(prev, curr);
            
            // 지속적으로 증가하는 객체 찾기
            for (const [className, stats] of growth) {
                if (this.isLikelyLeak(stats)) {
                    const leak = await this.analyzeLeakPattern(className, stats);
                    leaks.push(leak);
                }
            }
        }

        // AI로 복잡한 메모리 패턴 분석
        const aiAnalysis = await this.performAIMemoryAnalysis(leaks);
        
        return {
            leaks: leaks.sort((a, b) => b.severity - a.severity),
            recommendations: aiAnalysis.recommendations,
            estimatedImpact: aiAnalysis.estimatedImpact,
            fixStrategies: await this.generateFixStrategies(leaks)
        };
    }

    private async analyzeLeakPattern(
        className: string, 
        stats: MemoryStats
    ): Promise {
        // 객체의 리테이너 체인 분석
        const retainerChain = await this.findRetainerChain(className);
        
        // 할당 스택 트레이스 찾기
        const allocationStack = await this.findAllocationSource(className);
        
        // 누수 패턴 분류
        const pattern = this.classifyLeakPattern(stats, retainerChain);
        
        return {
            className,
            pattern,
            severity: this.calculateSeverity(stats),
            growthRate: stats.growthRate,
            retainedSize: stats.currentSize,
            retainerChain,
            allocationStack,
            suggestedFix: await this.suggestFix(pattern, retainerChain)
        };
    }

    private async performAIMemoryAnalysis(leaks: DetectedLeak[]): Promise {
        const prompt = `
메모리 누수 패턴을 분석하고 해결 방안을 제시해주세요:

발견된 누수:
${JSON.stringify(leaks.map(l => ({
    className: l.className,
    pattern: l.pattern,
    growthRate: l.growthRate,
    retainerChain: l.retainerChain
})), null, 2)}

다음을 포함해주세요:
1. 누수의 근본 원인
2. 전체 시스템에 미치는 영향
3. 우선순위가 높은 수정 사항
4. 장기적인 메모리 관리 전략
5. 예방 방법
`;

        const response = await this.cursor.ai.generateCode(prompt);
        return JSON.parse(response);
    }

    private async suggestFix(pattern: LeakPattern, retainerChain: string[]): Promise {
        const fixStrategies = {
            'event-listener': {
                description: '이벤트 리스너 제거',
                code: `
// 컴포넌트 언마운트 시 리스너 제거
componentWillUnmount() {
    this.eventEmitter.removeListener('event', this.handler);
    // 또는
    this.subscription?.unsubscribe();
}

// React Hook 사용 시
useEffect(() => {
    const handler = () => { /* ... */ };
    element.addEventListener('click', handler);
    
    return () => {
        element.removeEventListener('click', handler);
    };
}, []);`
            },
            'closure': {
                description: '클로저 참조 해제',
                code: `
// 문제가 있는 코드
function createHandler(largeData) {
    return function() {
        // largeData를 계속 참조
        console.log(largeData.id);
    };
}

// 개선된 코드
function createHandler(largeData) {
    const id = largeData.id; // 필요한 데이터만 추출
    return function() {
        console.log(id);
    };
}`
            },
            'dom-reference': {
                description: 'DOM 참조 정리',
                code: `
// DOM 요소 참조 해제
class Component {
    cleanup() {
        this.domElement = null;
        this.childElements = [];
        this.cache.clear();
    }
}

// WeakMap 사용으로 자동 정리
const domCache = new WeakMap();
domCache.set(element, data); // element가 GC되면 자동 제거`
            },
            'timer': {
                description: '타이머 정리',
                code: `
class Component {
    timers = new Set();
    
    setTimeout(callback, delay) {
        const timer = window.setTimeout(() => {
            this.timers.delete(timer);
            callback();
        }, delay);
        this.timers.add(timer);
        return timer;
    }
    
    cleanup() {
        this.timers.forEach(timer => clearTimeout(timer));
        this.timers.clear();
    }
}`
            }
        };

        return fixStrategies[pattern] || {
            description: '수동 분석 필요',
            code: '// 구체적인 코드 컨텍스트를 확인해주세요'
        };
    }

    async optimizeMemoryUsage(): Promise {
        const currentUsage = process.memoryUsage();
        const optimizations: AppliedOptimization[] = [];

        // 1. 큰 객체 풀링
        const largeObjects = await this.identifyLargeObjects();
        for (const obj of largeObjects) {
            if (obj.canPool) {
                const pooling = await this.implementObjectPooling(obj);
                optimizations.push(pooling);
            }
        }

        // 2. 문자열 인터닝
        const duplicateStrings = await this.findDuplicateStrings();
        if (duplicateStrings.saveable > 1024 * 1024) { // 1MB 이상
            const interning = await this.implementStringInterning();
            optimizations.push(interning);
        }

        // 3. 약한 참조 적용
        const cacheOptimizations = await this.optimizeCaches();
        optimizations.push(...cacheOptimizations);

        // 4. 메모리 압축
        if (currentUsage.external > 100 * 1024 * 1024) { // 100MB 이상
            const compression = await this.implementMemoryCompression();
            optimizations.push(compression);
        }

        const afterUsage = process.memoryUsage();
        
        return {
            before: currentUsage,
            after: afterUsage,
            saved: currentUsage.heapUsed - afterUsage.heapUsed,
            optimizations,
            recommendations: await this.generateMemoryRecommendations()
        };
    }

    private async implementObjectPooling(obj: LargeObject): Promise {
        const poolCode = `
class ${obj.className}Pool {
    private pool: ${obj.className}[] = [];
    private maxSize = ${obj.recommendedPoolSize};
    
    acquire(): ${obj.className} {
        if (this.pool.length > 0) {
            return this.pool.pop()!.reset();
        }
        return new ${obj.className}();
    }
    
    release(obj: ${obj.className}): void {
        if (this.pool.length < this.maxSize) {
            obj.reset();
            this.pool.push(obj);
        }
    }
    
    clear(): void {
        this.pool = [];
    }
}

// 사용 예
const pool = new ${obj.className}Pool();
const obj = pool.acquire();
try {
    // 객체 사용
} finally {
    pool.release(obj);
}`;

        return {
            type: 'object-pooling',
            target: obj.className,
            code: poolCode,
            estimatedSaving: obj.size * obj.instanceCount * 0.7,
            applied: true
        };
    }
}

// 프로덕션 성능 모니터링
export class ProductionPerformanceMonitor {
    private metrics: MetricsCollector;
    private alerts: AlertManager;
    private dashboard: PerformanceDashboard;

    constructor() {
        this.metrics = new MetricsCollector();
        this.alerts = new AlertManager();
        this.dashboard = new PerformanceDashboard();
        this.setupProductionMonitoring();
    }

    private setupProductionMonitoring() {
        // APM (Application Performance Monitoring) 설정
        this.setupAPM();
        
        // 커스텀 메트릭 수집
        this.setupCustomMetrics();
        
        // 실시간 알림 설정
        this.setupAlerts();
        
        // 성능 이상 자동 대응
        this.setupAutoResponse();
    }

    private setupAPM() {
        // 분산 트레이싱
        const tracer = new DistributedTracer({
            serviceName: 'my-app',
            samplingRate: 0.1 // 10% 샘플링
        });

        // 모든 HTTP 요청 추적
        app.use((req, res, next) => {
            const span = tracer.startSpan('http-request', {
                'http.method': req.method,
                'http.url': req.url
            });

            res.on('finish', () => {
                span.setTag('http.status_code', res.statusCode);
                span.finish();
            });

            next();
        });

        // 데이터베이스 쿼리 추적
        mongoose.plugin((schema) => {
            schema.pre('find', function() {
                this._startTime = Date.now();
            });

            schema.post('find', function() {
                const duration = Date.now() - this._startTime;
                tracer.recordMetric('db.query.duration', duration, {
                    collection: this.mongooseCollection.name,
                    operation: 'find'
                });
            });
        });
    }

    private setupAlerts() {
        // CPU 사용률 알림
        this.alerts.addRule({
            name: 'high-cpu',
            condition: 'cpu.usage > 80',
            duration: '5m',
            action: async () => {
                await this.notifyOps('높은 CPU 사용률 감지');
                await this.triggerAutoScaling();
            }
        });

        // 메모리 누수 알림
        this.alerts.addRule({
            name: 'memory-leak',
            condition: 'memory.growth_rate > 10MB/min',
            duration: '10m',
            action: async () => {
                const analysis = await this.analyzeMemoryLeak();
                await this.notifyDev('메모리 누수 의심', analysis);
            }
        });

        // 응답 시간 저하 알림
        this.alerts.addRule({
            name: 'slow-response',
            condition: 'response_time.p95 > 1000ms',
            duration: '3m',
            action: async () => {
                const bottlenecks = await this.identifyBottlenecks();
                await this.applyEmergencyOptimizations(bottlenecks);
            }
        });
    }

    private async applyEmergencyOptimizations(bottlenecks: Bottleneck[]) {
        for (const bottleneck of bottlenecks) {
            switch (bottleneck.type) {
                case 'database':
                    // 쿼리 캐시 활성화
                    await this.enableQueryCache();
                    // 읽기 전용 복제본으로 트래픽 분산
                    await this.enableReadReplicas();
                    break;
                    
                case 'computation':
                    // 무거운 연산을 워커로 이동
                    await this.offloadToWorkers(bottleneck.target);
                    break;
                    
                case 'memory':
                    // 긴급 가비지 컬렉션
                    if (global.gc) global.gc();
                    // 캐시 크기 축소
                    await this.reduceCacheSize();
                    break;
            }
        }
    }
}

예측적 성능 관리

ML 기반 성능 예측 시스템

성능 예측 및 사전 대응

// ml/PerformancePredictor.ts
export class PerformancePredictor {
    private model: TensorFlowModel;
    private historicalData: PerformanceTimeSeries;
    private cursor: CursorAI;

    constructor() {
        this.cursor = new CursorAI();
        this.model = this.loadOrTrainModel();
        this.historicalData = new PerformanceTimeSeries();
    }

    async predictPerformanceIssues(horizon: number = 24): Promise {
        const features = await this.extractFeatures();
        const predictions = await this.model.predict(features, horizon);
        
        const issues = this.identifyPotentialIssues(predictions);
        const recommendations = await this.generatePreventiveActions(issues);
        
        return {
            predictions,
            issues,
            recommendations,
            confidence: this.calculateConfidence(predictions)
        };
    }

    private async extractFeatures(): Promise {
        const now = Date.now();
        const features = {
            // 시간적 특징
            hourOfDay: new Date(now).getHours(),
            dayOfWeek: new Date(now).getDay(),
            isWeekend: [0, 6].includes(new Date(now).getDay()),
            
            // 성능 메트릭
            cpuUsage: await this.getAverageCPU(5), // 5분 평균
            memoryUsage: await this.getAverageMemory(5),
            responseTime: await this.getAverageResponseTime(5),
            errorRate: await this.getErrorRate(5),
            
            // 트래픽 패턴
            requestRate: await this.getRequestRate(),
            uniqueUsers: await this.getUniqueUsers(60), // 1시간
            
            // 시스템 상태
            dbConnections: await this.getDBConnections(),
            cacheHitRate: await this.getCacheHitRate(),
            
            // 외부 요인
            deploymentRecent: await this.wasRecentDeployment(60), // 1시간 내
            maintenanceScheduled: await this.isMaintenanceScheduled(24) // 24시간 내
        };
        
        return this.normalizeFeatures(features);
    }

    private identifyPotentialIssues(predictions: Predictions): PotentialIssue[] {
        const issues: PotentialIssue[] = [];
        
        // CPU 스파이크 예측
        const cpuSpikes = predictions.cpu.filter(p => p.value > 85);
        if (cpuSpikes.length > 0) {
            issues.push({
                type: 'cpu-spike',
                severity: 'high',
                timeframe: cpuSpikes[0].timestamp,
                probability: cpuSpikes[0].confidence,
                impact: 'Service degradation expected'
            });
        }
        
        // 메모리 부족 예측
        const memoryIssues = predictions.memory.filter(p => p.value > 90);
        if (memoryIssues.length > 0) {
            issues.push({
                type: 'memory-exhaustion',
                severity: 'critical',
                timeframe: memoryIssues[0].timestamp,
                probability: memoryIssues[0].confidence,
                impact: 'Out of memory errors likely'
            });
        }
        
        // 트래픽 서지 예측
        const trafficSurge = this.detectTrafficAnomaly(predictions.traffic);
        if (trafficSurge) {
            issues.push({
                type: 'traffic-surge',
                severity: 'medium',
                timeframe: trafficSurge.timestamp,
                probability: trafficSurge.confidence,
                impact: 'Increased latency expected'
            });
        }
        
        return issues;
    }

    private async generatePreventiveActions(issues: PotentialIssue[]): Promise {
        const actions: PreventiveAction[] = [];
        
        for (const issue of issues) {
            const prompt = `
예측된 성능 문제에 대한 예방 조치를 제안해주세요:

문제 유형: ${issue.type}
심각도: ${issue.severity}
예상 시간: ${new Date(issue.timeframe).toISOString()}
발생 확률: ${issue.probability}%
예상 영향: ${issue.impact}

현재 시스템 상태:
${JSON.stringify(await this.getCurrentSystemState(), null, 2)}

다음을 포함한 조치 계획을 제시해주세요:
1. 즉시 실행할 자동화 조치
2. 수동 개입이 필요한 조치
3. 예방 효과 추정치
4. 부작용 및 위험
`;

            const response = await this.cursor.ai.generateCode(prompt);
            const actionPlan = JSON.parse(response);
            
            actions.push({
                issue: issue.type,
                automated: actionPlan.automated,
                manual: actionPlan.manual,
                effectiveness: actionPlan.effectiveness,
                risks: actionPlan.risks,
                priority: this.calculatePriority(issue, actionPlan)
            });
        }
        
        return actions.sort((a, b) => b.priority - a.priority);
    }

    async executePreventiveActions(actions: PreventiveAction[]): Promise {
        const results: ExecutionResult[] = [];
        
        for (const action of actions) {
            if (action.automated && action.priority > 7) {
                try {
                    const result = await this.executeAutomatedAction(action);
                    results.push(result);
                    
                    // 실행 결과 학습
                    await this.learnFromExecution(action, result);
                } catch (error) {
                    console.error(`예방 조치 실행 실패: ${action.issue}`, error);
                    results.push({
                        action: action.issue,
                        success: false,
                        error: error.message
                    });
                }
            }
        }
        
        // 수동 조치 알림
        const manualActions = actions.filter(a => !a.automated || a.priority <= 7);
        if (manualActions.length > 0) {
            await this.notifyOpsTeam(manualActions);
        }
        
        return results;
    }

    private async executeAutomatedAction(action: PreventiveAction): Promise {
        console.log(`🤖 자동 예방 조치 실행: ${action.issue}`);
        
        switch (action.issue) {
            case 'cpu-spike':
                // 자동 스케일링
                await this.scaleOut(2); // 인스턴스 2개 추가
                // 요청 제한 임시 적용
                await this.enableRateLimiting(1000); // 1000 req/min
                break;
                
            case 'memory-exhaustion':
                // 캐시 정리
                await this.clearCaches(['session', 'query']);
                // 메모리 집약적 작업 일시 중지
                await this.pauseBackgroundJobs();
                // 가비지 컬렉션 강제 실행
                if (global.gc) global.gc();
                break;
                
            case 'traffic-surge':
                // CDN 캐시 예열
                await this.warmCDNCache();
                // 데이터베이스 연결 풀 확장
                await this.expandConnectionPool(50);
                // 읽기 복제본 활성화
                await this.enableReadReplicas();
                break;
        }
        
        return {
            action: action.issue,
            success: true,
            metrics: await this.measureActionImpact()
        };
    }

    private async trainModel(): Promise {
        console.log('🧠 성능 예측 모델 학습 중...');
        
        // 과거 데이터 로드
        const trainingData = await this.loadHistoricalData();
        
        // LSTM 모델 구성
        const model = tf.sequential({
            layers: [
                tf.layers.lstm({
                    units: 128,
                    returnSequences: true,
                    inputShape: [24, 15] // 24시간, 15개 특징
                }),
                tf.layers.dropout({ rate: 0.2 }),
                tf.layers.lstm({
                    units: 64,
                    returnSequences: false
                }),
                tf.layers.dense({ units: 32, activation: 'relu' }),
                tf.layers.dense({ units: 4 }) // CPU, Memory, Response Time, Error Rate
            ]
        });
        
        model.compile({
            optimizer: tf.train.adam(0.001),
            loss: 'meanSquaredError',
            metrics: ['mae']
        });
        
        // 모델 학습
        await model.fit(trainingData.features, trainingData.labels, {
            epochs: 100,
            batchSize: 32,
            validationSplit: 0.2,
            callbacks: {
                onEpochEnd: (epoch, logs) => {
                    console.log(`Epoch ${epoch}: loss = ${logs.loss.toFixed(4)}`);
                }
            }
        });
        
        return model;
    }
}

// 지능형 성능 최적화 제안
export class IntelligentOptimizationSuggester {
    private cursor: CursorAI;
    private codeAnalyzer: CodeAnalyzer;
    private benchmarker: Benchmarker;

    async suggestOptimizations(targetFile: string): Promise {
        const code = await fs.readFile(targetFile, 'utf-8');
        const ast = this.codeAnalyzer.parse(code);
        
        const suggestions: OptimizationSuggestion[] = [];
        
        // 1. 알고리즘 최적화
        const algorithmSuggestions = await this.analyzeAlgorithms(ast);
        suggestions.push(...algorithmSuggestions);
        
        // 2. 데이터 구조 최적화
        const dataStructureSuggestions = await this.analyzeDataStructures(ast);
        suggestions.push(...dataStructureSuggestions);
        
        // 3. 비동기 패턴 최적화
        const asyncSuggestions = await this.analyzeAsyncPatterns(ast);
        suggestions.push(...asyncSuggestions);
        
        // 4. 메모리 사용 최적화
        const memorySuggestions = await this.analyzeMemoryUsage(ast);
        suggestions.push(...memorySuggestions);
        
        // 5. AI 기반 고급 최적화
        const aiSuggestions = await this.getAISuggestions(code, suggestions);
        suggestions.push(...aiSuggestions);
        
        // 각 제안의 영향도 측정
        for (const suggestion of suggestions) {
            suggestion.estimatedImprovement = await this.benchmarkSuggestion(
                code,
                suggestion
            );
        }
        
        return suggestions.sort((a, b) => 
            b.estimatedImprovement - a.estimatedImprovement
        );
    }

    private async analyzeAlgorithms(ast: AST): Promise {
        const suggestions: OptimizationSuggestion[] = [];
        
        // 중첩 루프 감지
        ast.traverse({
            ForStatement(path) {
                const nestedLoops = path.findDescendants('ForStatement');
                if (nestedLoops.length > 0) {
                    suggestions.push({
                        type: 'algorithm',
                        location: path.node.loc,
                        issue: '중첩 루프 감지 (O(n²) 이상의 복잡도)',
                        suggestion: '해시 테이블이나 더 효율적인 알고리즘 사용 고려',
                        code: this.generateOptimizedLoop(path.node)
                    });
                }
            }
        });
        
        return suggestions;
    }

    private async getAISuggestions(
        code: string, 
        existingSuggestions: OptimizationSuggestion[]
    ): Promise {
        const prompt = `
다음 코드의 성능을 최적화할 수 있는 고급 방법을 제안해주세요:

코드:
\`\`\`javascript
${code}
\`\`\`

이미 발견된 최적화 포인트:
${existingSuggestions.map(s => `- ${s.issue}`).join('\n')}

다음 관점에서 추가 최적화를 찾아주세요:
1. 병렬 처리 기회
2. 캐싱 전략
3. 레이지 로딩
4. 메모이제이션
5. 웹 워커 활용
6. WASM 활용 가능성

각 최적화에 대해 구체적인 구현 코드를 제공해주세요.
`;

        const response = await this.cursor.ai.generateCode(prompt);
        return JSON.parse(response);
    }

    private async benchmarkSuggestion(
        originalCode: string,
        suggestion: OptimizationSuggestion
    ): Promise {
        // 원본 코드 벤치마크
        const originalPerf = await this.benchmarker.run(originalCode);
        
        // 최적화된 코드 벤치마크
        const optimizedCode = this.applyOptimization(originalCode, suggestion);
        const optimizedPerf = await this.benchmarker.run(optimizedCode);
        
        // 개선율 계산
        const improvement = ((originalPerf.time - optimizedPerf.time) / originalPerf.time) * 100;
        
        return Math.max(0, improvement);
    }
}

실습: 종합 성능 최적화 시스템 구축

과제: AI 기반 성능 모니터링 및 최적화 플랫폼

다음 요구사항을 만족하는 성능 관리 시스템을 구축하세요:

요구사항:

  • 실시간 성능 메트릭 수집 및 시각화
  • AI 기반 이상 탐지 및 예측
  • 자동 성능 최적화 실행
  • 메모리 누수 자동 탐지 및 수정
  • 성능 저하 예측 및 사전 대응
  • 상세한 성능 보고서 생성

힌트:

  • Performance Observer API 활용
  • Worker Threads로 무거운 분석 작업 분리
  • 시계열 데이터베이스 사용 (InfluxDB 등)
  • Grafana 연동으로 시각화
  • TensorFlow.js로 예측 모델 구현

핵심 요약

성능 프로파일링

  • 실시간 메트릭 수집
  • 병목 지점 자동 탐지
  • 상세 분석 리포트

메모리 관리

  • 누수 패턴 인식
  • 힙 스냅샷 분석
  • 자동 최적화

예측적 관리

  • ML 기반 예측
  • 사전 대응 자동화
  • 리스크 평가

최적화 자동화

  • 코드 레벨 최적화
  • 시스템 레벨 조정
  • 지속적 개선