Redis

Redis

CacheDB

Cache

앞으로 자주 사용될 데이터를 원본 데이터 위치 외에 다른 곳에 copy하여 빠르게 조회할 수 있도록 두고서 사용하는 것

• Cache hit : 조회하는 데이터를 Cache에서 찾을 때
• Cache miss : 조회하는 데이터를 Cache에서 찾지 못했을 때
• Hit rate : access 시도 대비 cache hit의 비율

사용 사례

• Cpu 칩 내에 L1, L2 … 의 데이터를 임시저장 할수 있는 작은 cache가 있어 메모리 IO에 의한 속도 감소
• 데이터베이스에서 인덱싱 기준 조회
• 웹 브라우저에서 최근 방문 기록 임시 저장 등
• 업데이터 할 일이 거의 없는 정보(메타데이터, 설정정보)를 메모리에 올려두고, cache 업데이트

Cache 고려사항

• 언제든 유실될 수 있음을 고려하여 원본 유지와 함께 시스템 설계 필요
• 용량이 상대적으로 적고, 비용이 비쌈
• 효율적인 데이터 사용을 위해 Cache hit rate를 측정하고 높일 수 있는 방법 고민

Cache(In-memory) DB란?

데이터를 디스크에 저장하지 않고, 메모리에만 저장한 뒤, 빠른 데이터 조회 및 저장을 제공하는 데이터베이스

메모리가 디스크보다 가격이 비싸고, 메모리의 용량 확장에도 제한이 있기 때문에 비용을 고려하여 선택적 사용 필요

Redis 장점

• CacheDB의 목표인 가장 빠른 조회속도를 내기 가장 쉬움
• 분산 클러스터 모드 지원하여 확장성 제공 가능
• 자료구조, 기능, 레퍼런스가 많다.

Redis

Redis의 Key

Redis의 모든 자료구조는 key-value 형식이다.

Key는 binary sequence로 앞에서부터 byte 단위로 비교한다. string(empty string 포함) 외에 어떤 binary값도 상관이 없다.

Key 설계 고려사항

Avoid long key

key의 길이가 길면, 메모리도 더 많이 차지하고, key 비교 연산 등에서도 비용이 많이 든다.(key의 최대 사이즈는 512MB)

key 데이터가 크다면, hashing을 통해 key의 unique함도 보장하며 특정 길이로 줄이는 방법 추천 (SHA1, SHA256 …)

Avoid too short key

key 사이즈가 크지 않는데 의미 파악이 어려울 정도로 축약한 경우(20글자 -> 5글자), 비용면에서 크게 차이가 없고, 개발 운영 과정에서 버그나 문제 발생 가능.

Try to stick with schema

키안에 포함되어 있는 정보가 의미가 있다면, schema를 가지는 것은 좋은 방법이다.

키의 내용과 의미가 일치하고, 비교연산에서도 같은 자리를 비교하게 되므로 비용 효율적이다.

Redis의 자료형식

Strings

text 뿐만 아니라 어떠한 object나 binary를 bytes 형태 그대로 저장한다.(최대 512MB)

명령어

SET & GET

지정한 key에 원하는 value를 저장한다. 기본 사용 방법은 아래와 같다.

127.0.0.1:6379> SET mykey "myvalue"
OK
127.0.0.1:6379> GET mykey
"myvalue"

다음은 SET의 옵션들 중 몇가지만 실습과 함께 알아보자.

• EX : 지정한 시간(초) 후 expire

• PX : 지정한 시간(밀리초) 후 expire

  127.0.0.1:6379> set mykey "myvalue" EX 10
  OK
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "myvalue"
  127.0.0.1:6379> GET mykey  # 10초 뒤
  (nil)
    
  127.0.0.1:6379> SET mykey "myvalue" PX 10000
  OK
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "myvalue"
  127.0.0.1:6379> GET mykey  # 10초 뒤
  (nil)
  

• GET : GET을 마지막에 사용하면 SET 하기 이전의 string을 리턴하며 SET. 이전 값이 string이 아니면 SET을 취소함

  127.0.0.1:6379> SET mykey value3 GET
  "value2"
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "value3"
  

• XX : key가 존재하면 SET (SET key if exist)

  127.0.0.1:6379> SET mykey value
  OK
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "value"
  127.0.0.1:6379> SET mykey value2 XX  # 기존에 mykey라는 key가 존재
  OK
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "value2"
  127.0.0.1:6379> SET mykey2 value XX  # 기존에 mykey2라는 key가 존재하지 않음
  (nil)
  127.0.0.1:6379> GET mykey2
  (nil)
  

• NX : key가 존재하지 않으면 SET (SET key if not exist)

  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "value3"
  127.0.0.1:6379> SET mykey value4 NX  # 기존에 mykey라는 key가 존재
  (nil)
  127.0.0.1:6379> GET mykey
  "value3"
  127.0.0.1:6379> SET mykey2 value NX  # 기존에 mykey2라는 key가 존재하지 않음
  OK
  127.0.0.1:6379> GET mykey2
  "value"
  

  SETNX의 사용 예시1 : Lock

  3개의 서버로 구성된 App이 있다. 각 서버가 jar 파일에 대하여 권한을 가져야 할 경우 redis의 SETNX를 아래와 같이 이용할 수 있다. 1번 서버가 redis에 SETNX를 날려 key가 lock, value가 1이라는 값을 저장한다. 이미 lock이라는 키가 있으니 다른 서버는 1을 리턴받지 못해 권한 획득을 하지 못한다.

  

  1번 서버가 해당 jar 관련 작업이 끝나 권한을 반납하기 위해 lock key를 삭제한다. 그러면 다른 서버들 중 한 서버의 SETNX 명령이 성공하며 1을 리턴 받아 권한을 획득할 수 있다.

  

  
  

  SETNX의 사용 예시2 : 분산 환경에서 Deduplication을 적은 비용으로 구현 가능

  사용자의 중복 실행 혹은 네트워크의 문제로 한 요청에 데이터에 중복이 발생하여 파이프라인으로 들어왔을 때에도 SETNX를 통하여 중복방지를 구현할 수 있다.

  1번 서버에서 key로 사용자ID, value로 1을 SETNX로 저장한다. 후에 다른 서버에서 동일 사용자ID로 중복 발생한 데이터가 들어오면 해당 데이터에 대해서는 0을 리턴하여 이미 등록되었음을 알릴 수 있다.

  여기서 해당 사용자ID에 대하여 다시 사용할 일이 생기면 EX와 같은 지정한 시간 후 해당 key를 EXPIRE 하는 옵션 또한 사용할 수 있다.

  
  

  만일 SETNX가 아닌 SET, GET을 따로 수행하게 되면 SET 수행 후 GET으로 리턴받는 도중 다른 곳에서 먼저 권한 획득을 할 수 있다. 그렇기 때문에 SETNX로 한번에 수행하여 해당 이슈를 방지할 수 있다.

• MSET & MGET : 키와 값을 여러개 등록할 수 있다.

  127.0.0.1:6379> MSET mykey1 value1 mykey2 value2
  OK
  127.0.0.1:6379> MGET mykey1 mykey2
  1) "value1"
  2) "value2"
  

Counter Commands

지정된 key에 대해 숫자를 atomic 하게 증가/감소 시키고 그 결과를 응답한다. 분산환경에서 덧셈 뺄셈 연산을 lock free로 구현할 때 많이 쓰인다.

• INCR : 지정한 key의 value를 1씩 증가시킨다.

• INCRBY : 지정한 key의 value를 내가 원하는 숫자만큼 증가시킨다.

• INCRBYFLOAT : 지정한 key의 value를 내가 원하는 소숫점만큼 증가시킨다.

  127.0.0.1:6379> SET counter 0
  OK
  127.0.0.1:6379> GET counter
  "0"
  127.0.0.1:6379> INCR counter
  (integer) 1
  127.0.0.1:6379> GET counter
  "1"
  127.0.0.1:6379> INCR counter
  (integer) 2
  127.0.0.1:6379> GET counter
  "2"
  127.0.0.1:6379> INCRBY counter 3
  (integer) 5
  127.0.0.1:6379> GET counter
  "5"
  127.0.0.1:6379> INCRBY counter -3
  (integer) 2
  127.0.0.1:6379> GET counter
  "2"
  127.0.0.1:6379> INCRBYFLOAT counter -0.3
  "1.7"
  

추가적인 Redis에 대한 정보는 Redis 공식 홈페이지를 참고하길 바란다.