Redis로 동시성 제어 비교 🤔 (Lua Script, Transaction, MultiLock)

아연·2025년 4월 26일

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Lua Script, Transaction, Redisson Lock 세 가지 방식 중
어떤 게 가장 빠르고 안정적일까? 직접 부하 테스트를 통해 수치로 비교해보겠습니다.

본 글에서는 구체적인 구현 방식을 다루지 않습니다.
코드가 궁금하시다면 👉 PR

문제 상황: 메일 발송 한도 제어

크레용 서비스에는 하루에 보낼 수 있는 메일의 총 한도(50,000건)와 동아리 별 한도(300건)가 있다.

이 한도를 초과하지 않도록 Redission MulitLock를 적용해봤지만 최적의 선택인지 확신이 ^^...

그래서 실험을 통해 가장 적합한 동시성 제어 방식을 찾기로 했다.

실험 목표와 방법

⛳️ 목표

Lua Script, Transaction, MultiLock 방식 비교
평균 응답시간, P95/P99 latency, TPS 등 비교 및 분석

⚙️ 환경

요청 수: 300개 동아리로부터 200건씩 소비 요청
- 총 한도: 50,000건, 동아리 별 한도: 300건
- 마지막 100개 동아리 소비 실패 유도
요청 케이스
- 성공 50% + 실패 50%
Redis 기반 동시성 제어 방식 3가지 비교
- Lua Script (EVAL 기반 원자 처리)
- Redis Transaction (WATCH-MULTI-EXEC 기반 낙관적 락, 재시도 3회)
- Redisson MultiLock (wait 1초, lease 3초)
측정 도구: JMeter
분석 도구: chat GPT(🤖)

응답시간

평균 응답 시간을 비교했을 때, Lua Script가 가장 빠른 속도를 보인다.
그렇다면 Lua Script가 가장 좋은 것일까?

평균 응답 시간도 중요하지만, 하나 더 비교해야 하는 지표가 있다.
실험 목표에서 스포했듯이 tail latency(꼬리 지연 시간)이다.

tail latency는 전체 응답 시간 중 가장 느린 쪽의 퍼포먼스를 백분위로 나타내는 지표이다.
사용하는 백분위는 95분위, 99분위, 99.9분위가 일반적이다.

구분	의미
P95	전체 요청 중 95%가 이 시간보다 빠르게 응답됨
P99	99%가 이 시간보다 빠르게 응답됨

평균 응답시간은 대부분 요청의 속도를 보여주지만,
tail latency는 특정 순간에 느려지는 현상을 보여준다. 그리고 이는 서비스 신뢰 저하로 이어진다. 😰

Tail Latency

그럼 각 방식의 tail latency를 확인해보자.

Lua script 방식은 99분위가 4ms로 가장 짧고 평균과 비교해 안정적이지만,
Transaction 방식은 99분위가 36ms으로 차이가 큰 것을 확인할 수 있다.
MultiLcok 방식 또한 99분위가 80ms으로 가장 느려며 차이가 크다.

이를 통해 Lua Script 방식이 최악의 상황에서도 일정한 성능을 보일 것으로 판단한다.

왜 Lua가 가장 안정적일까?

Transaction
낙관적 락을 사용하는 방식으로, WATCH 충돌 시 재시도한다. 이로 인해 지연이 증가할 수 있다.
MultiLock
동시 요청이 많은 경우, 락을 획득하기 위해 대기 시간이 길어질 수 있다. 이로 인해 long-tail이 발생한다.
Lua Script
원자적이고 재시도 로직이 없다. 덕분에 응답 시간이 안정적이다.

참고) 트랜잭션의 문제

트랜잭션을 사용했을 때, 중간 상태가 노출되는 문제가 있다.

이를 이해하기 위해서는 먼저 MULTI-EXEC를 사용할 때 분기 처리를 할 수 없다는 것을 짚고 넘어가겠다. 이로 인해 '검증(소비 가능하면) → 소비'가 아닌 '소비 → 검증(소비 가능했는지)' 순서로 진행해야 한다. 검증 단계에 분기 처리가 필요하기 때문이다.

그런데 만약 소비를 이미 했는데, 소비할 수 없는 상태였다면 어떨까?
소비했던만큼 다시 채워줘야 한다. 이를 롤백이라고 부르겠다.

롤백은 '소비 → 검증' 처리와 원자적으로 이루어질 수 있을까?
'검증'이라는 분기를 거쳐야 하기 때문에 원자적으로 처리할 수 없다.

원자적으로 처리할 수 없기 때문에, 롤백을 하기 전에 다른 작업이 진행될 수 있다.
그럼 다른 작업은 롤백 전인 '중간 상태'를 보게 되는 것이다.