# Process Stream - 스트림 데이터 처리

## 개념 설명

실시간 스트림 데이터를 비동기적으로 처리하는 핵심 개념입니다. 대용량 데이터 스트림을 효율적으로 처리하면서 백프레셔(backpressure) 제어, 동시성 관리, 에러 복구 등의 고급 기능을 제공합니다.

## 핵심 특징

### 🔄 백프레셔 처리

- 처리 속도보다 입력이 빠를 때 자동으로 흐름 제어

- 메모리 사용량을 일정 수준으로 유지

- Channel(C#) / Queue(Python) 기반 버퍼링

### ⚡ 동시성 제어

- 설정 가능한 최대 동시 처리 개수

- SemaphoreSlim(C#) / asyncio.Semaphore(Python)로 리소스 관리

- CPU 코어 수에 따른 자동 최적화

### ?+ 에러 복구

- 개별 아이템 처리 실패가 전체 스트림을 중단시키지 않음

- 에러 콜백을 통한 커스텀 에러 처리

- Continue-on-error 옵션으로 유연한 에러 정책

### 🔗 조합 가능성

- 여러 변환 단계를 체인으로 연결

- 함수형 프로그래밍 스타일 지원

- 필터링, 매핑 등 유틸리티 함수 제공

## 인터페이스 설계

### C# 인터페이스 (BSD 스타일)

```csharp

public interface IStreamProcessor<TInput, TOutput>

{

    // 기본 옵션으로 처리

    IAsyncEnumerable<TOutput> ProcessAsync(

        IAsyncEnumerable<TInput> inputStream,

        Func<TInput, Task<TOutput>> transform,

        CancellationToken cancellationToken = default);

    // 커스텀 옵션으로 처리

    IAsyncEnumerable<TOutput> ProcessAsync(

        IAsyncEnumerable<TInput> inputStream,

        Func<TInput, Task<TOutput>> transform,

        StreamProcessorOptions<TInput> options,

        CancellationToken cancellationToken = default);

}

```

### Python 인터페이스

```python

class StreamProcessor(ABC):

    @abstractmethod

    async def process(

        self,

        input_stream: AsyncIterator[T],

        transform: Callable[[T], Awaitable[U]],

        options: Optional[StreamProcessorOptions] = None

    ) -> AsyncIterator[U]:

        pass

```

## 구현 세부사항

### C# 구현 특징

- **Channel<T>**: 백프레셔를 위한 bounded channel 사용

- **SemaphoreSlim**: 동시성 제어

- **Task.WhenAll**: 모든 처리 작업 완료 대기

- **IAsyncEnumerable**: 지연 실행과 메모리 효율성

- **BSD 스타일**: 가독성을 위한 중괄호 새 줄 배치

### Python 구현 특징

- **asyncio.Queue**: 백프레셔를 위한 maxsize 제한 큐

- **asyncio.Semaphore**: 동시성 제어

- **asyncio.gather**: 병렬 작업 관리 

- **AsyncIterator**: 지연 실행과 메모리 효율성

- **Type Hints**: 타입 안전성 보장

## 사용 예시

### 기본 데이터 변환

```csharp

// C# 예시

var processor = new StreamProcessor<string, int>();

var numbers = processor.ProcessAsync(

    textStream,

    async text => 

    {

        await Task.Delay(10); // 처리 시뮬레이션

        return int.Parse(text);

    }

);

await foreach (var number in numbers)

{

    Console.WriteLine($"Parsed: {number}");

}

```

```python

# Python 예시

processor = AsyncStreamProcessor()

async def parse_number(text: str) -> int:

    await asyncio.sleep(0.01)  # 처리 시뮬레이션

    return int(text)

async for number in processor.process(text_stream, parse_number):

    print(f"Parsed: {number}")

```

### 에러 처리가 포함된 처리

```csharp

// C# 에러 처리

var options = new StreamProcessorOptions<string>

{

    MaxConcurrency = 4,

    ContinueOnError = true,

    OnError = (ex, input) => Console.WriteLine($"Failed to process {input}: {ex.Message}")

};

await foreach (var result in processor.ProcessAsync(dataStream, transform, options))

{

    Console.WriteLine($"Success: {result}");

}

```

```python

# Python 에러 처리

def error_handler(ex: Exception, item: str):

    print(f"Failed to process {item}: {ex}")

options = StreamProcessorOptions(

    max_concurrency=4,

    continue_on_error=True,

    on_error=error_handler

)

async for result in processor.process(data_stream, transform, options):

    print(f"Success: {result}")

```

### 스트림 체이닝

```csharp

// C# 체이닝

var processor1 = new StreamProcessor<string, int>();

var processor2 = new StreamProcessor<int, string>();

var result = processor2.ProcessAsync(

    processor1.ProcessAsync(stringStream, ParseInt),

    async num => $"Number: {num * 2}"

);

```

```python

# Python 체이닝 (유틸리티 함수 사용)

filtered = filter_stream(raw_stream, lambda x: x > 0)

squared = map_stream(filtered, lambda x: x * x)

async for result in squared:

    print(f"Filtered and squared: {result}")

```

## 성능 특성

### 메모리 사용량

- **O(BufferSize)**: 설정된 버퍼 크기에 비례한 일정한 메모리 사용

- **스트리밍 처리**: 전체 데이터를 메모리에 로드하지 않음

- **백프레셔**: 메모리 부족 방지를 위한 자동 흐름 제어

### 처리 성능

- **병렬 처리**: MaxConcurrency 설정으로 처리량 조절

- **비동기 I/O**: I/O 바운드 작업에 최적화

- **지연 실행**: 필요할 때만 데이터 처리

### 확장성

- **수평 확장**: 여러 인스턴스로 분산 처리 가능

- **수직 확장**: 동시성 수준 조정으로 리소스 활용 최적화

## 적용 사례

### 실시간 데이터 처리

- 로그 스트림 분석

- 센서 데이터 처리

- 실시간 메트릭 수집

### ETL 파이프라인

- 대용량 데이터 변환

- 데이터 정제 및 검증

- 포맷 변환

### 이벤트 처리

- 메시지 큐 처리

- 이벤트 스트림 변환

- 실시간 알림 시스템

## 관련 개념

- **transform-batch**: 배치 단위 처리가 필요한 경우

- **handle-events**: 이벤트 기반 처리와 조합

- **validate-input**: 입력 검증과 함께 사용

- **cache-data**: 처리 결과 캐싱

- **retry-operations**: 실패한 처리 재시도


어떠냐