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Redis 기초

Redis의 입문을 위한 간단 정리

Redis의 특징

  1. in-memory Database
    • 메모리를 저장 위치로 사용하여 처리 속도가 빠름
  2. Persistent on Disk
    • 디스크로의 저장 기능을 지원하여 가용성과 백업에 운용이 가능함
    • RDB(Redis Database)
      • Snapshot과 같이 특정 시점에 전체 DB를 디스크로 저장함
      • 실행 시 시스템 리소스 사용량이 치솟기 때문에 이에 대한 모니터링이 필요
      • default 설정으로 켜져 있음
    • AOF(Append Only File)
      • 데이터 create 명령어 히스토리를 저장함
      • RDB 방식에 비해 데이터 사용량이 높고 디스크 I/O가 빈번함
  3. Key-Value 저장 방식
    • Key-Value를 기반으로 다양한 데이터 타입을 지원함
  4. Single Thread
    • 싱글 쓰레드로 처리되어 작업의 복잡성을 낮추고 트랜잭션의 원자성을 보장함
    • 과도한 요청이 발생할 경우 지연이 발생하여 서비스 성능에 영향을 줄 수 있음
    • Redis 공식 문서에서는 Big O notation을 통해 명령어들의 시간 복잡도(처리 속도)에 대한 정보를 제공함
    • Redis 6.0 이상 버전부터는 성능 향상을 위해 일부 I/O에 Multi Thread가 도입됨

Redis의 주요 활용

  1. Cache 서버
  2. Session Store 분산 저장소
    • 데이터 저장 기한에 대한 설정 및 자동 삭제를 지원함
  3. Message Broker
    • Pub(Publish)/Sub(Subscribe) 패턴 아키텍처에서 Message Broker로 활용 가능
  4. Message Queue

설치 및 접속

도커를 통한 Redis 설치 및 접속 방법

  • Redis Image 다운로드
docker pull redis
  • Redis 설치
docker run -it -d --name redis -p 6379:6379 redis
  • Redis-cli 접속
docker exec -it redis redis-cli

성능 테스트

Redis 서버의 terminal에서 Redis 성능 분석이 가능함

  • Redis Container 접속
docker exec -it redis /bin/bash
  • 성능 테스트 실행
redis-benchmark

모니터링

Tip

실제 프로덕션 수준의 운영 환경에서는 Redis-cli의 실행으로 인한 성능 저하의 가능성이 있을 뿐만 아니라 로그도 남지 않기 때문에 Prometheus/Grafana 등의 외부 서비스를 이용해 모니터링해야 한다.

Redis-cli

Redis-cli를 기반으로 Redis의 성능 및 상태를 모니터링할 수 있다.

  • monitor
    • Redis에 전달된 명령어들을 출력
    • 주로 개발 단계에서 애플리케이션이 의도한대로 작동했는지를 확인하기 위해 사용함
docker exec -it redis redis-cli monitor
  • --stat
    • Redis 서버의 주요 통계 정보를 출력
    • 메모리 정보, 연결 및 클라이언트 수 등
docker exec -it redis redis-cli --stat
  • --bigkeys
    • 스캔 명령을 기반으로 element 개수가 많은 key들을 출력
docker exec -it redis redis-cli --bigkeys
  • --memkeys
    • 메모리를 많이 사용하는 key들을 출력
docker exec -it redis redis-cli --memkeys
  • --latency
    • 전달받은 명령들의 처리 속도 관련 정보를 출력
docker exec -it redis redis-cli --latency

메모리 관련 정책

Redis는 메모리 정리(Memory Eviction)에 대한 정책을 제공하는데, 주요 내용은 아래와 같다.

  • maxmemory
    • 최대 메모리 설정
  • maxmemory-policy
    • 최대 메모리 도달 시 가용 메모리 확보 방법
    • 저장중인 키 삭제 정책
대상 방식 상세
noeviction 무삭제 기본 설정, 정책 x
allkeys lru, lfu, random 전체 키에 대한 eviction 진행
volatile lru, lfu, random, ttl expire 설정 키에 대한 eviction 진행
  • lru: least recently used, 최신 키 저장
  • lfu: least frequently used, 빈번 키 저장
  • random: 임의 키 삭제
  • ttl: 만료 시간이 얼마 남지 않은 키 삭제

Data Types

Redis는 아래와 같이 다양한 자료구조를 지원함

  • Strings
  • Lists
  • Sets
  • Hashes
  • Sorted Sets
  • Streams
  • Geospatial Indexes
  • Bitmaps
  • Bitfields
  • HyperLogLog

고가용성

Redis는 Replication, Sentinel, Cluster 등의 기능들을 제공하는데, 이 기능들을 사용해 고가용성 및 확장성을 동시에 확보할 수 있다.

  1. Replication

    • master-replica(slave)의 관계로 두 DB를 연결
    • master DB에 입력되는 명령어 stream을 replica에도 전송하여 동일하게 작동하도록 함
    • resync를 지원해 두 DB 간의 네트워크가 끊어지더라도 재연결됨
    • ID, offset 기반으로 작동하기 때문에 resync 발생 시 연결이 끊어진 부분부터 이어서 동기화 가능

    Warning

    master DB에 장에가 발생했을 때의 failover를 지원하지는 않음

  2. Sentinel

    • Redis Cluster를 사용하지 않고 Replication을 사용할 때 Replication의 고가용성을 보장하기 위해 같이 사용함
    • master와 replica에 대한 모니터링, 관리자 알람, failover 등의 기능을 지원함
    • master DB에 장에가 발생했을 때 replica 중 하나를 자동으로 master로 승격시킴으로서 failover를 지원함
  3. Cluster
    • 다수의 master DB를 운영하여 쓰기 작업에 대한 수평 확장성을 확보함
    • 저장할 데이터를 샤딩하여 해시 알고리즘을 통해 저장할 master를 결정함

주요 명령어

  • Ping
ping
  • 정보 확인
info
  • CRUD
-- create string
SET [key] [value]

-- multiple create string
MSET [key] [value] [key] [value] ...

-- get keys
keys [pattern]

-- read
GET [key]

-- multiple read
MGET [key] [key] ...

-- sync delete
DEL [key] [key] ...

-- async delete
UNLINK [key] [key] ...

-- set expire seconds to key
EXPIRE [key] [seconds]

-- get remaining seconds of the key
TTL [key]
  • Memory Usage
MEMORY USAGE [key]

공식 문서 주요 참고 자료