오늘은 Amazon Web Services(AWS)에서 제공하는 관리형 인메모리 캐시 서비스인 Amazon ElastiCache에 대해 이야기해 보려고 합니다. 데이터베이스의 성능을 최적화하고 애플리케이션의 응답 속도를 향상시키는 데 필수적인 이 기술은 Redis와 Memcached라는 두 가지 캐싱 기술을 지원합니다. 이 글에서는 ElastiCache의 개념, 캐시가 중요한 이유, 그리고 Redis와 Memcached의 차이점에 대해 살펴보겠습니다.
캐시란
캐시(Cache)는 매우 높은 성능과 짧은 지연 시간을 가진 인메모리 데이터베이스입니다. 데이터베이스나 디스크 기반의 스토리지와 달리, 캐시는 메모리에 데이터를 저장하여 데이터를 매우 빠르게 읽고 쓸 수 있도록 합니다. 특히 읽기 집약적인 워크로드에서는 데이터베이스의 부하를 크게 줄여 줄 수 있습니다.
예를 들어, 애플리케이션이 반복적으로 실행하는 쿼리의 결과를 캐시에 저장하면, 매번 데이터베이스를 쿼리하지 않고도 캐시에서 즉시 결과를 검색할 수 있습니다. 이를 통해 데이터베이스의 부하를 줄이고, 애플리케이션의 응답 속도를 높일 수 있습니다. 또한, 애플리케이션의 상태를 비저장형 (Stateless)으로 만들 수 있게 도와줍니다. 애플리케이션의 상태 데이터를 ElastiCache에 저장하면, 애플리케이션 서버 자체는 상태를 유지할 필요가 없어지기 때문입니다.
Amazon ElatiCache와 관리형 서비스의 이점
Amazon ElastiCache는 AWS가 Redis나 Memcached와 같은 캐싱 기술을 관리형 서비스로 제공하여, 운영의 복잡성을 줄이고 성능을 최적화할 수 있도록 도와줍니다. 관계형 데이터베이스 서비스인 RDS가 데이터베이스의 관리 작업을 자동화해 주듯, ElastiCache도 캐시 시스템의 패치, 최적화, 설정, 구성, 모니터링, 장애 복구, 백업 등의 작업을 자동으로 처리해 줍니다.
ElastiCache를 도입하면 애플리케이션 성능이 향상될 수 있지만, 이를 위해서는 애플리케이션 코드의 수정이 필요할 수 있습니다. 단순히 캐시를 켜고 끄는 것으로는 충분하지 않으며, 애플리케이션이 데이터베이스를 쿼리하기 전에 캐시를 먼저 확인하도록 로직을 변경해야 합니다.
ElastiCache 아키텍처 예시
ElastiCache를 도입한 아키텍처를 예로 들어 보겠습니다. 애플리케이션이 있고, 이 애플리케이션이 RDS 데이터베이스와 ElastiCache를 쿼리하여 해당 쿼리가 이미 발생했는지를 확인합니다.
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캐시 히트(Cache Hit): 쿼리 결과가 이미 ElastiCache에 저장되어 있는 경우입니다. 이 경우 데이터베이스를 다시 쿼리하지 않고, ElastiCache에서 바로 결과를 가져옵니다. 이를 통해 데이터베이스로 이동하는 시간을 절약할 수 있습니다.
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캐시 미스(Cache Miss): 캐시에 쿼리 결과가 없는 경우입니다. 이때는 데이터베이스에서 데이터를 읽어와야 하며, 읽어온 데이터를 다시 ElastiCahce에 저장하여 다음 쿼리에서 캐시 히트가 발생할 수 있도록 합니다.
이러한 방식으로 ElastiCache는 데이터베이스의 부하를 줄이고 애플리케이션 성능을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다.
상태 비저장 애플리케이션 구현하기
ElastiCache는 사용자 세션 데이터를 저장하는 데도 유용합니다. 예를 들어, 사용자가 애플리케이션에 로그인하면, 세션 데이터를 ElastiCache에 저장할 수 있습니다. 이후 사용자가 애플리케이션의 다른 인스턴스로 리디렉션되더라도, 애플리케이션은 ElastiCache에서 세션 데이터를 조회하여 사용자가 계속 로그인 상태를 유지할 수 있도록 합니다. 이를 통해 애플리케이션은 상태 비저장형으로 동작할 수 있으며, 확장성과 가용성을 더욱 높일 수 있습니다.
Redis와 Memcached의 차이점
Amazon ElastiCache는 Redis와 Memcached라는 두 가지 캐싱 기술을 지원합니다. 이 두 기술은 각각의 장단점을 가지고 있으며, 사용 사례에 따라 적절히 선택할 수 있습니다.
Redis
Redis는 고급 기능을 지원하는 인메모리 데이터 구조 저장소입니다. 다중 AZ를 지원하는 자동 장애 조치 기능이 있어 고가용성이 보장되며, 읽기 복제본을 통해 읽기 성능을 확장할 수 있습니다. RDS와 유사하게 백업 및 복원 기능을 제공하며, AOF(Append-Only File) 지속성을 통해 데이터의 내구성도 보장합니다. Redis는 세트(Set), 정렬된 세트(Sorted Set)와 같은 다양한 데이터 구조를 지원하여 복잡한 캐싱 시나리오에서도 유연하게 대응할 수 있습니다.
Redis의 주요 장점은 고가용성과 내구성입니다. 데이터를 잃지 않고 지속적으로 유지해야 하는 경우, 그리고 고급 데이터 구조를 활용해야 하는 경우에 Redis가 적합합니다.
Memcached
반면 Memcached는 매우 단순한 구조의 분산 캐시 시스템입니다. 멀티 노드 샤딩을 통해 데이터를 분산 저장할 수 있지만, 고가용성이나 복제 기능은 제공하지 않습니다. 또한, 영구 저장 기능이 없기 때문에 데이터가 손실되더라도 문제가 되지 않는 시나리오에서 주로 사용됩니다. 멀티스레드 아키텍처를 지원하여 여러 인스턴스가 병렬로 작동할 수 있습니다.
Memcached는 매우 가볍고 빠르며, 데이터의 내구성이 필요 없는 단순 캐시로 사용하기에 적합합니다. 고가용성이 필요하지 않고 데이터 손실이 치명적이지 않은 경우에 유리합니다.
마치며
Amazon ElastiCache는 애플리케이션의 성능을 최적화하고, 데이터베이스의 부하를 줄이며, 상태 비저장형 애플리케이션을 구축하는 데 중요한 역할을 합니다. Redis와 Memcached는 각각의 특성과 장단점을 가지고 있으며, 애플리케이션의 요구 사항에 따라 적절한 기술을 선택하여 사용할 수 있습니다. Redis는 고가용성과 데이터 내구성이 중요한 시나리오에 적합하며, Memcached는 빠르고 단순한 캐시가 필요한 경우 유리합니다.
