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레디스(Redis)란? 무엇인가.

February 02, 2020

목적

로그인 기능을 구현하는 것이 목적이라면 반드시 알아야 할 Redis에 대해서 알아보는 것이 이 글의 목적입니다.

Redis란?

레디스(Redis)는 “REmote DIctionary System”의 약자로 메모리 기반의 Key/Value Store이며, 리스트, 해시, 셋 정렬된 셋 등 여러 형식의 자료구조를 지원합니다. NoSQL DBMS로 분류되기도 하고, memcached와 같은 In memory 솔루션으로 분리 되기도 합니다. 메모리에 상주하면서 RDBMS의 캐시 솔루션으로서 주로 사용되며 인스타그램, 라인, StackOverflow, 블리자드 등 여러 소셜 서비스에서 사용하는 검증된 오픈소스 솔루션입니다.

Redis 특징

Key-Value Store

레디스는 기본적으로 Key/Value Store입니다. 특정 키값에 저장하는 구조로 되어 있고 기본적인 PUT/GET Operation을 지원한다.

redis

이 모든 데이터는 메모리에 저장되고, 이로 인하여 매우 빠른 읽기 쓰기 속도가 보장됩니다. 그래서 전체 저장 가능한 데이터 용량은 물리적인 메모리 크기를 넘어설 수 있습니다. 장점은 익히기 쉽고 직관적입니다. 단점은 Key/Value 형태로 저장된 데이터를 레디스 자체 내에서 처리하는 것이 어렵다는 점입니다.

다양한 데이터 타입

단순한 메모리 기반의 Key/Value라면 이미 memcached가 있습니다. 그렇지만 어떤 차이 때문에 redis가 유행하는 것일까요? redis가 Key/Value Store 이기는 하지만 저장되는 Vlaue가 단순한 Object가 아니라 자료구조를 갖기 때문입니다. redis가 지원하는 데이터 형은 크게 아래와 같이 5가지로 나눌 수 있습니다.

  1. String
  2. 일반적인 문자열로 최대 512mbyte 길이까지 지원한다. Text 문자열뿐만 아니라 Integer와 같은 숫자나 JPEG 같은 Binary File까지 저장할 수 있다.
  3. Set
  4. set은 String의 집합이다. 여러 개의 값을 하나의 Value 내에 넣을 수 있다고 생각하면 되며 블로그 포스트의 태그(Tag) 등에 사용될 수 있다. 재미있는 점은 set 간의 연산을 지원하는데, 집합인 만큼 교집합, 합집합, 차이(Differences)를 매우 빠른 시간 내에 추출할 수 있다.
set
  1. Sorted Set
  2. set에 “score”라는 필드가 추가된 데이터 형으로 score는 일종의 “가중치” 정도로 생각하면 된다. sorted set에서 데이터는 오름차순으로 내부 정렬되며, 정렬이 되어있는 만큼 score 값 범위에 따른 쿼리, top Rank에 따른 query 등이 가능하다.
sorted
  1. Hashes
  2. hash는 value 내에 field/string value 쌍으로 이루어진 테이블을 저장하는 데이타 구조체이다. RDBMS에서 PK 1개와 string 필드 하나로 이루어진 테이블이라고 이해하면 된다.
hash
  1. List
  2. list는 string들의 집합으로 저장되는 데이터 형태는 set과 유사하지만, 일종의 양방향 Linked list라고 생각하면 된다. List 앞과 뒤에서 PUSH/POP 연산을 이용해서 데이터를 넣거나 뺄 수 있고, 지정된 Index값을 이용하여 지정된 위치에 데이터를 널거나 뺄 수 있다.
list

Persistence

Redis는 데이터 disk에 저장할 수 있습니다. 따라서 Redis는 서버가 shutdown된 후에 restart하더라도 disk에 저장해 놓은 데이터를 다시 읽어서 데이터가 유실되지 않습니다. redis의 데이터를 disk에 저장하는 방식은 snapShot,AOF 방식이 있습니다.

  • snapShot : 스냅샷은 RDB에서도 사용하고 있는 어떤 특정 시점의 데이터를 DISK에 옮겨 담는 방식을 뜻합니다. Blocking 방식의 SAVE와 Non-blocking 방식의 BgGSAVE 방식이 있습니다.
  • AOF : Redis의 모든 write/update 연산 자체를 모두 log 파일에 기록하는 형태입니다. 서버가 재시작 할 시 write/update를 순차적으로 재실행, 데이터를 복구합니다.

레디스 공식 문서에서의 권장사항은 RDBMS의 rollback 시스템같이 두 방식을 혼용해서 사용하는 것입니다. 주기적으로 snapShot으로 백업하고 다음 snapShot까지의 저장을 AOF 방식으로 수행하는 것이죠.

ANSI C로 작성

C언어로 작성되어 Java와 같이 가상머신 위에서 동작하는 언어에서 발생하는 성능 문제에 대해 자유롭습니다. 곧바로 기계어로 동작하지 않고 어떤 가상의 머신 위에서 인터프리터 된 언어로 가동하는 경우에는 가비지 컬렉션(Garbage Collection) 동작에 따른 성능 문제가 발생할 수밖에 없습니다. 하지만 C언어로 작성된 Redis는 이런 이슈에서 자유롭다.

Redis 아키텍처

Redis Topology

레디스는 아래 그림과 같이 Master-slave 형태로 데이터를 복제해서 운영할 수 있습니다. 이 master-slave간의 복제는 non-blocking 상태로 이루어집니다.

Redis Sharding

레디스에서 데이터를 샤딩하여 레디스의 read 성능을 높일 수 있습니다. 예를 들어 #1~#999, #1000~#1999 ID 형태로 데이터를 나누어서 데이터의 용량을 확장하고 각 서버에 있는 Redis의 부하를 나누어 줄일 수 있습니다.

Redis Cluster

레디스는 이전에는 Clustering을 지원하지 않았지만 Clustering을 지원하면서 대부분의 회사가 Redis를 클러스터로 묶어서 가용성 및 안정성 있는 캐시 매니저로써 사용하고 있습니다. Single Instance로서 레디스를 사용할 때는 Sharding이나 Topolgy로서 커버해야 했던 부분을 Clustering을 이용함으로써 어플리케이션을 설계하는 것이 더 수월해졌다고 볼 수 있습니다.

arc

사용 시 주의할 점

장애가 났을 경우 그에 대비한 운영 플랜이 세워줘야 함

Redis는 인 메모리 데이터 저장소라서 서버가 장애가 났을 경우 데이터 유실이 발생합니다. 따라서 위에서 이야기한 snapShot, AOF 기능을 통한 복구 시나리오가 제대로 세워져 있어야 데이터 유실에 대비한 사고에 대처할 수 있습니다.

캐시 솔루션으로 사용할 시 잘못된 데이터가 캐시되는 것을 방지, 예방해야 함

레디스와 캐싱하고자 하는 데이터 저장소의 데이터가 서로 일치하는지 주기적인 모니터링과 이를 방지하기 위한 사내 솔루션을 개발하는 것이 좋습니다.

Lee YoungGyu