프로토콜 버퍼(Protocol Buffers, Protobuf)

프로토콜 버퍼(Protocol Buffers, 줄여서 Protobuf)는 구글이 개발한 데이터 직렬화(serialization) 프레임워크로, 서로 다른 시스템 간 효율적이고 안정적인 데이터 교환을 위해 사용된다.​

핵심 개념

프로토콜 버퍼는 XML이나 JSON과 같은 데이터 표현 기술이지만, 텍스트가 아닌 바이너리 형식을 사용해 데이터 크기를 줄이고 처리 속도를 높인다.​
즉, 사람이 읽을 수는 없지만 컴퓨터가 읽고 쓰는 데 매우 효율적인 구조화된 데이터 포맷이다.​

동작 원리

1. 스키마 정의(.proto 파일)
   개발자는 message 구문을 사용해 데이터 구조(필드 이름, 타입, 번호)를 정의한다.
   

   syntax = "proto3";
   message Person {
     int32 id = 1;
     string name = 2;
     string email = 3;
   }

2. 컴파일 (protoc)
   이 .proto 파일을 protoc 컴파일러로 변환하면 C#, Java, Python 등 다양한 언어의 클래스 코드가 자동 생성된다.​
3. 직렬화 및 역직렬화
   객체를 전송하거나 저장할 때 바이너리 스트림으로 변환(직렬화) 하고, 반대로 원래 객체로 복원(역직렬화) 한다.​

주요 특징

• 언어 및 플랫폼 독립적: 다양한 언어로 자동 코드 생성 가능 (C++, Java, Python, Go 등).​
• 고성능·저용량: JSON보다 약 3~10배 빠르며 전송 크기 또한 매우 작다.​
• 스키마 중심 구조: 메시지 필드와 타입이 명확히 정의되어 있어 형식 불일치 오류를 줄인다.​
• 하위 호환성 유지: 새로운 필드를 추가해도 기존 메시지 구조를 유지할 수 있다.​
• gRPC에서 기본 직렬화 포맷으로 사용: HTTP/2와 결합되어 고성능 원격 호출을 가능하게 한다.​

단점

• 사람이 읽기 어렵다: 바이너리 포맷이므로 디버깅이 쉽지 않다.​
• 명시적 정의 필요: 모든 메시지는 .proto 파일을 통해 구조를 정의해야 하므로 초기 설정이 필요하다.​

결론적으로, 프로토콜 버퍼는 데이터 효율성과 유지보수성을 모두 갖춘 구조화된 이진 직렬화 형식으로, 특히 대규모 분산 시스템, RPC(gRPC), 내부 서비스 간 통신에 최적화되어 있다.