Redis란?

aws redis documentation: https://aws.amazon.com/elasticache/redis/

Redis

Redis는 빠른 오픈소스 인 메모리 키 값(key-value) 데이터 구조 저장소이다. Redis는 다양한 인 메모리 데이터 구조 집합을 제공하므로 다양한 사용자 정의 애플리케이션을 손쉽게 생성할 수 있다. 주요 Redis 사용 사례로는 캐싱, 세션 관리, pub/sub 및 순위표를 들 수 있다.

Redis는 현재 가장 인기 있는 키-값 저장소로서, C 코드로 작성되었으며, 다양한 개발언어를 지원한다. Redis는 속도가 빠르고 사용이 간편하여 최고의 성능이 필요한 웹, 모바일, 게임, 광고 기술 및 IoT 애플리케이션에서 널리 사용되고 있다.

Redis의 장점

• 놀라울 정도로 빠른 성능

  • 데이터를 디스크 또는 SSD에 저장하는 대부분의 데이터베이스 관리 시스템과는 달리 모든 Redis 데이터는 서버의 주 메모리에 상주한다. Redis와 같은 인 메모리 데이터베이스는 디스크에 엑세스해야 할 필요를 없앰으로써 검색 시간으로 인한 지연을 방지하고 CPU 명령을 적게 사용하는 좀 더 간단한 알고리즘으로 데이터에 엑세스할 수 있다.

• 인 메모리 데이터 구조

  • Redis를 사용하면 사용자가 다양한 데이터 유형에 매핑되는 키를 저장할 수 있다. 기본적인 데이터 유형은 String 으로서, 텍스트 또는 이진 데이터가 이에 해당하며 최대 크기는 512MB이다.

  • Redis는 문자열이 추가된 순서되로 유지되는 Lists of Strings,

  • 점수에 따라 정렬되는 Sorted Sets

  • 필드와 값 목록을 저장하는 Hashes

  • 데이터 세트에서 고유한 항목을 세는 HyperLogLogs를 지원한다.

  • 거의 모든 유형의 데이터가 Redis를 사용하여 인 메모리에 저장될 수 있다.

• 다양성과 사용 편의성

  • Redis는 개발과 운영을 좀 더 쉽고 좀 더 빠르게 수행할 수 있는 여러가지 도구를 제공한다.

  • Pub/Sub는 메시지를 채널에 게시하며, 채널에서 구독자에게 전달된다. 채팅과 메시징 시스템에 매우 적합하다.

  • TTL 키는 해당 기간 후에는 스스로를 삭제하는 지정된 Time To Live 값을 가질 수 있다. 데이터베이스를 불필요한 데이터로 채우지 않도록 하는 데 유용하다. (로그인 세션관리에 주로 사용됨!)

  • 원자성 카운터는 경합 상태가 일관성 없는 결과를 생성하지 않도록 한다.

  • Lua는 강력하지만 간단한 스크립팅 언어이다.

• 복제 및 지속성

  • Redis는 마스터-슬레이브 아키텍처를 사용하며 비동기식 복제를 지원하여 데이터가 여러 슬레이브 서버에 복제될 수 있다. 이렇게 하면 주 서버에 장애가 발생하는 경우 요청이 여러 서버로 분산될 수 있으므로 향상된 읽기 성능과 복구 기능을 모두 제공할 수 있다.

  • Redis는 안정성을 제공하기 위해 특정 시점 스냅샷(Redis 데이터 세트를 디스크로 복사)과 데이터가 변경될 때마다 이를 디스크에 저장하는 Append Only File(AOF) 생성을 모두 지원한다. 두 방법 모두 장애 발생 시 Redis 데이터를 신속하게 복원할 수 있다.

Redis 사용 사례

• 캐싱

  • 다른 데이터베이스 “앞”에 배치된 Redis는 성능이 뛰어난 인 메모리 캐시를 생성하여 엑세스 지연 시간을 줄이고, 처리량을 늘리며, 관계형 또는 NoSQL 데이터베이스의 부담을 줄여준다.

• 세션 관리

  • Redis는 세션 관리 작업에 매우 적합하다. Redis를 세션 키에 대한 적절한 TTL과 함께 빠른 키 값 저장소로 사용하면 간단하게 세션 정보를 관리할 수 있다.

  • 세션 관리는 주로 게임, 웹 사이트, 소셜 미디어 플렛폼을 비롯한 온라인 애플리케이션에 필요하다.

• 실시간 순위표

  • Redis Sorted Set 데이터 구조를 사용하면 요소가 목록에 유지되고 점수에 따라 정렬된다. 이를 통해 손쉽게 동적 순위표를 생성하여 게임에서 앞서 있는 사람이 누구인지 보여주거나, 좋아요를 가장 많이 받은 메시지를 게시하거나, 선두에 있는 사람이 누구인지 보여주려는 다양한 사례에 사용할 수 있다.

• 속도 제한

  • Redis는 이벤트 속도를 측정하고 필요한 경우 제한할 수 있다. 클라이언트의 API 키에 연결된 Redis 카운터를 사용하여 특정 기간 동안 엑세스 요청의 수를 세고 한도가 초과되는 경우 조치를 취할 수 있다. (예, X(전 twitter)의 rate limit을 이용한 API 요청 제제와 비슷한 원리)

  • 속도 제한기는 포럼의 게시물 수를 제한하고, 리소스 사용량을 제한하며, 스패머의 영향을 억제하는 데 주로 사용된다.

• 대기열

  • Redis List 데이터 구조를 사용하면 간단한 영구 대기열을 손쉽게 구현할 수 있다. Redis List는 자동 작업 및 차단 기능을 제공하므로 신뢰할 수 있는 메시지 브로커 또는 순환 목록이 필요한 다양한 애플리케이션에 적합하다.

• 채팅 및 메시징

  • Redis에서는 패턴 매칭과 더불어 PUB/SUB 표준을 지원한다. 따라서 Redis를 사용하여 고성능 채팅방, 실시간 코멘트 스트림 및 서버 상호 통신을 지원할 수 있다. 또한 PUB/SUB를 사용하여 게시된 이벤트를 기반으로 작업을 트리거할 수 있다.

Redis 주의점

RAM은 인 메모리 구조이기 때문에 공간이 한정되어있다. RAM은 공간이 한정되어있기 때문에, 대용량의 데이터를 저장할 수 없다. 또한 대용량의 데이터가 한 번에 들어올 경우 메모리 스왑이 일어나며, 기존 성능보다 느려지는 현상을 보이기도 한다.

따라서 Redis는 메인 DB로 쓰기보다는 로그인 세션 관리나 꼭 필요한 경우에만 사용하는 것이 적절하다.