[ 신동현 실전 Redis 활용 #2 ] 데이터 타입(Data Type) (1)

Redis 에서 지원하는 데이터 타입은 다음과 같다.

1) Strings
2) Lists
3) Sets
4) Hashes
5) Sorted Sets
6) Streams
7) Geospatial
8) Bitmaps
9) HyperLogLog
10) BloomFilter

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Strings

• Redis 의 가장 기본적인 데이터 타입이다.
• 문자열이나 숫자, serialized object(JSON string) 등 저장
• 명령어
  • SET inflearn redis
    • inflearn 이라는 key 로 redis 라는 string 타입의 value 를 저장하는 명령어이다.
  • MSET price 100 language ko
    • MSET 은 Multi Set의 약자로, 다수의 key-value 를 한 번에 저장하는 명령어 이다.
  • MGET inflearn price language
    • MGET 은 다수의 key의 값을 한 번에 반환하는 명령어이다.
• 참고)
  • ① Redis 는 별도의 숫자를 위한 타입을 제공하지 않는다. string 으로 숫자를 저장한다. 다만 숫자 형태의 string 을 저장할 경우, 연산(+, -)이 가능하다.
    • INCR : 숫자형 strings 값을 1 증가한다.
      • ex) INCR price
    • INCRBY : 숫자형 strings 값에 특정 값을 더할 때 사용한다.
      • ex) INCR price 10
  • ② Redis 에는 다음과 같이 JSON string 을 직접 저장할 수도 있다.
    • ex) SET redis '{"price": 100, "language": "ko"}'
    • JSON Object 형태의 key-value 데이터를 string 으로 저장한 뒤에, 사용할 때 해당 데이터를 직접 JSON 으로 다시 바꿔서 사용해야 한다.
  • ③ Redis 에서는 key 를 만들 때, 콜론(:)으로 의미 단위를 구분해 줄 수 있다.
    • ex) SET inflearn:study redis
• 활용 방안 예시)
  • OTP(One-Time Password)
    • 인증을 위해 사용되는 임시 비밀번호(e.g. 6자리 랜덤 숫자)
  • Distributed Lock
    • 분산 환경의 다수의 프로세스에서 동일한 자원에 접근할 때, 동시성 문제 해결
  • Fixed Window Rate Limiter (비율 계산기)
    • 시스템의 안정성/보안을 위해 요청의 수를 제한하는 기술이다.

 

Lists

• String 을 Linked List로 저장하는 데이터 타입이다.
  • push / pop에 최적화 O(1)
• 명령어를 통해 Queue(FIFO) / Stack(FILO) 을 쉽게 구현할 수 있다.
  
  • FIFO 방식의 queue 구현
    • LPUSH queue job1 job2 job3
      • 왼쪽부터 차례대로 job1 job2 job3이 저장된다.
    • RPOP queue
      • 오른쪽에서 꺼내온다.
  • FILO 방식의 stack 구현
    • LPUSH stack job1 job2 job3
      • 왼쪽부터 차례대로 job1 job2 job3이 저장된다.
    • LPOP stack
      • 왼쪽에서 꺼내온다.
  • 결국 LPUSH 를 이용해서 아이템을 추가해주고, 아이템을 어떤 방식으로 꺼내올 것이냐에 따라서 queue 와 stack 을 구현할 수 있기 때문에, 어떻게 아이템을 빼낼것인지에 대한 부분만 고민하면 된다.
• 참고) LRANGE 명령어를 이용하면 리스트에서 다수의 아이템을 조회할 수 있다. (이때는 인덱스를 이용해서 조회한다.)
  • LPUSH queue job1 job2 job3
  • LRANGE queue -2 -1
    • 리스트의 인덱스는 왼쪽부터 카운팅 헀을 때는 0부터 시작하여 점차 증가하고, 오른쪽부터 카운팅 했을 때는 -1부터 점차 감소한다.
    • 따라서 만약 LRANGE queue -2 -1 이라고 한다면, 뒤에서 두번 째 아이템부터 뒤에서 첫 번째 아이템까지. 즉 가장 먼저 추가된 2개의 아이템을 조회하게 된다.
      • 물론 LRANGE queue 1 2 과 같이 양수로 써서 조회해도 되고, 음수로 써서 조회해도 된다.
      • 지금과 같이 queue 용도로 사용한다면 음수 기준으로 작성하는게 더 가독성이 좋다.
  • 만약 리스트에서 특정 부분만 남기고 싶은 경우 LTRIM 명령어를 사용할 수 있다.
    • ex) LTRIM queue 0 0
    • 0번 인덱스에서 0번 인덱스 까지. 즉 가장 마지막에 추가된 아이템만 남기고 나머지는 모두 삭제하겠다는 의미이다.
• 활용 방안 예시)
  • SNS Activity Feed (소셜 네트워크 활동 피드)
    • Activity Feed(활동 피드)란, 사용자 또는 시스템과 관련된 활동이나 업데이트를 시간순으로 정렬하여 보여주는 기능을 뜻한다. ( 어떤 유저가 나의 게시물을 좋아했는지, 어떤 유저가 새로운 게시물을 올렸는지 등 )

 

Sets

• 중복 없이 Unique 한 string 을 저장하는 정렬되지 않은 집합 ( 중복 허용 X, 순서 보장 X )
• 명령어)
  • SADD: Set에 아이템을 추가한다.
    • SADD user:1:fruits apple banana orange orange
    • 참고) orange 는 중복이므로 1번만 저장된다.
  • SMEMBERS: Set에 모든 멤버를 출력한다.
    • SMEMBERS user:1:fruits
  • SCARD: Set의 Cardinality 를 출력한다.
    • SCARD user:1:fruits
    • 참고) Cardinality 는 고유한 아이템의 갯수를 말한다.
  • SISMEMBER: Set에 특정 아이템이 포함되어 있는지를 확인할 수 있다.
    • SISMEMBER user:1:fruits banana
• 참고) 집합간 연산: Redis Set 에는 집합에 대한 연산이 구현되어 있다.
  
  • intersection: 교집합을 구한다.
    • SINTER user:1:fruits user:2:fruits
    • 두 집합의 공통 멤버를 출력한다.
  • union: 합집합을 구한다.
    • SUNION user:1:fruits user:2:fruits
    • user1 과 user2 에 있는 멤버를 출력한다. (중복은 제거된다. )
  • difference: 차집합을 구한다.
    • SDIFF user:1:fruits user:2:fruits
    • user1 에는 있지만 user2 에는 없는 멤버를 조회한다.
    • 참고) user2 를 기준으로 하려면 SDIFF user:2:fruits user:1:fruits 과 같이 작성해주면 된다.
• 활용 방안 예시)
  • Shopping Cart(장바구니)
    • 만약 유저가 모바일과 데스크톱을 이용해서 수시로 장바구니에 아이템을 추가하고 삭제한다고 해보자. 이때 Redis Set 을 이용하면, 중복 상품에 대한 처리를 쉽게할 수 있고, 임시 데이터를 효율적으로 관리할 수 있다.

 

Hashes

• field-value 구조를 갖는 데이터 타입
  • 프로그래밍 언어에서 Dictionary 나 Map 과 유사한 개념이다.
  • 참고) key field value [field value ...]
• 다양한 속성을 갖는 객체의 데이터를 저장할 때 유용하다.
• 명령어)
  
  • HSET: 해시를 생성한다.
    • ex) HSET lecture name inflearn-redis price 100 language ko
    • 참고) 위와 같이 다수의 field 와 value 를 한 번에 저장할 수 있다.
  • HGET: 하나의 field 를 조회한다.
    • ex) HGET lecture name
    • ex) HGET lecture price
    • ex) HGET lecture language
  • HMGET: 다수의 field 를 조회한다.
    • ex) HMGET lecture price language invalid
    • 참고) 존재하지 않는 field 에 대해서는 (nil) 이 반환된다.
  • HINCRBY: 숫자형으로 저장되는 field 의 string value 를 특정 값 만큼 더한다.
    • ex) HINCRBY lecture price 10
    • 참고) 숫자형 string 이 아닌 경우 타입 에러가 발생한다.
      • (error) ERR hash value is not an integer
• 활용 방안 예시)
  • Login Session(로그인 세션)
    
    • 예를 들어, 먼저 로그인을 위해 사용자로부터 username / password 와 같은 인증 정보를 넘겨받는다.
    • 인증이 완료되면, 서버에서는 임의의 세션아이디를 생성한 뒤, 이를 해시 키로하고, 이후에 필요한 유저의 데이터를 value로 저장한다.
    • 서버는 클라이언트에게 응답시 Set-Cookie 헤더에 세션아이디를 담아 반환한다.
    • 클라이언트에서는 이후 요청부터 서버에 세션아이디 정보를 전달한다.
    • 서버에서는 Redis 에 저장된 캐시를 확인한 뒤 해당 유저에 대한 정보를 체크한다.

 

Sorted Sets

• 중복 없이 Unique 한 string 을 저장하는 Set과 유사하지만, score 라는 추가적인 필드를 가짐으로써, 해당 score 를 통해 데이터를 미리 정렬하는 데이터 타입이다.
  • Set 의 기능 + 추가로 score 속성 저장
• Sorted Sets 은 Redis 만의 독특한 데이터 타입 중 하나로, 내부적으로 Skip List 와 Hash Table 을 이용하여 구현되어 있다.
• Sorted Sets 은 내부 구현에 따라 값을 추가하는 순간에 score 에 의해 정렬을 유지한다.
  • 만약 score 가 동일한 값이 존재한다면, lexicographically(사전 편찬 순) 으로 정렬된다.
• Sorted Sets 은 줄여서 ZSets 라고 불린다.
• 명령어)
  
  • ZADD points 10 TeamA 10 TeamB 50 TeamC
    • ZADD 명령어를 통해 points 라는 key 로 sorted set 을 생성하고, 각 팀에 점수를 저장한다.
      • score 를 먼저 작성하고 member 를 바로 뒤에 써준다.
      • 그러면 score 에 의해 (오름차순) 정렬되어 저장된다. ( 저장되는 시점에는 각 member에 인덱스가 정해진다. )
    • 그러면 각 팀의 점수는 아래와 같이 정렬된 채로 저장된다. TeamA와 TeamB는 10점으로, 같은 점수를 갖기 때문에, 사전 편찬 순에 의해 TeamA가 우선순위를 갖는다.
      
  • ZRANGE points 0 -1
    • ZSets 는 순서를 갖기 때문에 List 와 마찬가지로 RANGE 명령어로 인덱스를 통해 특정 범위를 조회할 수 있다.
      • 0부터 -1까지 조회하게 되면 가장 처음부터 가장 마지막 아이템까지 전부 조회하게 된다.
  • ZRANGE points 0 -1 REV WITHSROCRES
    • REV(=reserve) WITHSCORES 옵션을 주면, 역순(내림차순)으로 score 와 함께 반환된다.
    • 참고) REV 와 WITHSCORES 는 각각 따로 적용해줄수도 있다.
  • ZRANK points TeamA
    • ZRANK 명령어를 이용하면 멤버의 랭킹을 반환한다. 이 랭킹은 (0부터 시작하는) 인덱스 값과 동일하다.
    • 다시 말해 ZRANK 는 Sorted Set 의 인덱스를 반환한다.
• 활용 방안 예시)
  • Sliding Window Rate Limiter(비율 계산기)
    • Fixed Window Rate Limiter 와 달리 Sliding Window 는 시간에 따라 Window 를 이동시켜 동적으로 요청수를 조절하는 기술이다.
    • Fixed Window 는 Window 시간마다 허용량이 초기화 되지만(e.g. '분'이 바뀌었을때 허용량이 초기화), Sliding Window는 시간이 경과함에 따라 Window가 같이 움직인다.

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강의를 듣고 정리한 글입니다. 코드와 그림 등의 출처는 신동현 강사님께 있습니다.
( https://inf.run/BQH4z )