Redis_basic

Redis 특징

장점
- 인메모리 데이터베이스는 뛰어난 성능과 간단하고 유연한 데이터베이스 기능, 간편한 설정이라는 장점
- 속도가 빠르고, 자료형이 풍부하여 다양하게 활용할 수 있다.
단점
- 레디스가 동작하는 메모리에는 SSD/HDD에 비해 가격이 높아 용량 확보가 어렵다
- SQL 처럼 표현력이 뛰어난 수단이 없으며, 일부 트랜잭션 기능을 지원하지 않는다.
Redis + RDBMS 같이 구성하여 사용하며 마스터 데이터는 RDBMS에, 처리된 결과 데이터를 캐시 데이터로 레디스에 저장하여 구성
속도가 빠르고 기능이 많은 인메모리 데이터 저장소
- 인메모리 동작 기반으로 처리 속도가 빠르다
- 자료형과 기능 및 관련 명령어가 다양
  - 다양한 자료형을 통히 ms 만에 응답하고 복잡한 데이터 구조를 저장하여 캐시 외에 다양한 용도로 활용 가능
- 데이터 영속성 기능이 많다
  - 기본적으로 영속성 기능을 갖추고 있다.
  - 스냅샷 생성 기능, AOF 백업 기능으로 인메모리의 휘발성을 고려한 손실 위험 최소화
- 레플리케이션/클러스터 기능을 통한 확장성 및 가용성이 높다.
  - 레플리케이션/클러스터 기능으로 확장성, 가용성 문제를 비교적 깔끔하게 해결할 수 있다.
- 클라이언트/서버 모델 기반의 요청/응답 통신을 할 수 있다.
  - 클라이언트/서버 모델을 채택하여 요청/응답 방식으로 통신하며 다양한 환경에서 사용 가능
  - cli client로 redis-cli외에 telnet 등을 사용할 수 있다.
- 루아(이페머럴 스크립트/레디스 함수)등 복잡한 로직을 구축하고 원자적으로 처리할 수 있다.
  - 루아 스크립트로 여러 개의 레디스 명령을 한번에 수행하여 원자적으로 수행 가능하다
  - 원자적이란 트랜잭션 내 작업이 모두 성공하거나 모두 실패한다는 것을 의미
- 싱글 스레드 요청 이벤트를 주도적으로 처리할 수 있다.
  - 싱글 스레드 주도 처리 모델로 이벤트 루프를 형성하여 많은 요청을 처리할 수 있다.
  - 싱글스레드가 다른 지표에 비해 CPU 전체가 병목현상을 일으키는 경우는 비교적 드물다.

자료형과 기능

레디스의 주요 자료형은 String, List, Set, Sorted Set, Hash 형이 존재한다.
보조 자료형으론 비트맵, 지리적 공간 인덱스 등이 있으며 Pub/Sub 기능, HyperLogLog, redis stream 기능이 있다.
유틸리티성 명령어
- KEYS : 키목록 확인
  - 실행 시간이 오래걸리기 때문에 운영 부하가 있다.
  - SCAN/SSCAN/HSCAN/ZSCAN 명령어인 SCAN 계열 명령어 사용 추천
- EXISTS: 키 존재 여부 확인할 때 사용, 1(true)/0(false) 표시
- TYPE: 자료형과 기능 확인 가능
- DEL: 키 삭제
  - 운영 환경에서는 비동기적(background)인 형태로 삭제하기 위하여 unlink 사용
    String
String형에는 Bitmap 이라는 비트 단위 조작할 수 있는 보조자료형 존재
주요 특징
- 키에 값을 일대일로 대응시키는 가장 간단한 자료형
- 이진 안전 문자열
유스케이스
- 캐시
  - 간단한 Key와 Value 쌍으로 대응되는 문자열
  - 세션 정보
  - 이미지 데이터 등 이진 데이터
- 카운터
  - 방문자 수 등 접근 수 카운트
- 실시간 매트릭스
  - 각 항목의 수치를 파악할 수 있는 지표

주요 명령어

$ SET key value // 값 저장
$ GET key // 조회
  
$ MSET key1 value1 key2 value2 // bulk 저장
$ MGET key1 key2 key3 key4 // bulk 조회

$ SET key1 100
$ TYPE key1
string
$ INCR key1 # 수 증가, 문자열인 경우 Error 발생
$ DECR key1 # 수 감소
$ INCRBY key1 increment # 수 increment 만큼 증가
$ DECRBY key decrement
$ INCRBYFLOAT key increment # 값을 지정한 부동소수점만큼 증가

$ APPEND key value // 키가 존재하는 경우 키값 끝에 인수내용 추가
$ STRLEN key // 키값의 문자열 길이 반환 O(1)
$ GETRANGE key start end // 범위를 지정하여 값 가져오기
$ SETRANGE key offset vlaue // 범위를 지정하여 값 저장

$ SETEX key ttl value // ttl 과 함께 저장
$ TTL key // key ttl 조회

List 형

특징
- 문자열 컬렉션으로 삽입 순서를 유지
유스케이스
- 스택, 큐, SNS 최신 게시물, 로그 등에 사용

주요 명령어

$ LPOP key [count] // 왼쪽부타 값을 가져오고 삭제
$ LPUSH key elemnet [element...] // 왼쪽부터 값 삽입
$ RPOP key [count] // 오른쪽부터 값을 가져오고 삭제
$ RPUSH key element [element..] // 오른쪽부터 값 삽입
$ LMPOP numkeys key [key...] <left/right> [count] // 왼쪽 혹은 오른쪽부터 여러개의 값을 가져오고 삭제
$ BLMPOP timeout numkeys key [key...] <left/right> [count] // 블록 기능을 갖춘 LMPOP
$ LINDEX key index // 리스트에서 지정한 인덱스에 값을 조회
$ LINSERT key before|after pivot element // 리스트에서 지정한 인덱스에 값을 삽입
$ LLEN key // 리스트의 길이 가져오기 O(1)
$ LRANGE key start stop // 리스트에 지정한 범위의 인덱스에 있는 값 가져오기
$ LREM key count element // 리스트에서 지정한 요소를 지정한 수만큼 삭제
$ LSET key index element // 리스트에서 지정한 인덱스에 있는 값을 지정한 값으로 저장
$ LTRIM key start stop // 지정한 범위 인덱스에 포함된 요소로 리스트 갱신
$ LPOS key eleemnt [rank] [count num-matches] [maxlen] // 리스트 중 지정한 인덱스에 있는 값 가져오기

Hash 형

특징
- 필드와 값의 쌍 집합
- 필드와 연결된 값으로 구성된 맵, 필드와 값 모두 문자열
- 하나의 Hash에 저장할 수 있는 빌드 수는 2^32 - 1개로 메모리에 여유가 있다면 제한이 없다고 봐도 무방
- Hash형 키에 값을 계속 추가하면, 볼륨이 거대해지기 때문에 명령어를 실행할 때 처리 시간에 문제가 생길 수 있다.
유스케이스
- 객체 표현(ex. 각 사용자를 객체로 간주하여 사용자별로 이름, 나이 등 정보를 저장하는 경우)

주요 명령어

$ HDEL key field // 해시에 지정한 필드 삭제
$ HEXISTS key field // 패시에 지정한 필드가 존재하는 지 확인
$ HGET key field // 해시에 지정한 필드값 가져오기 O(1)
$ HGETALL key // 해시에 모든 필드 및 지정된 값 쌍 가져오기 O(N)
$ HKEYS key // 해시에 지정한 모든 필드 목록 반환 O(N)
$ HLEN key // 키로 지정한 해시에 포함된 필드 수를 반환 O(1)
$ HMSET key field value [field vlaue...] // key 해시에 field / value 쌍 bulk 저장
$ HSET key field value // key 해시에 field / value 쌍 저장
$ HVALS key // 해시의 모든 필드값 가져오기
$ HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT num] // 반복 처리하여 해시의 필드와 그에 연결된 목록 가져오기
  
$ HINCRBY key field increment // 해시에 지정한 필드 값을 지정한 수만큼 증가
$ HINCREBYFLOAT key field increment // 해시에 지정한 필드 값을 지정한 부동소수점 수만큼 증가

성능 발휘를 위한 주의사항

고급 기능

파이프라인

파이프라인은 이전 요청의 응답을 기다리지 않고 새로운 요청을 보낼 수 있는 기능
- 네트워크 RTT(Round Trip Time, 왕복시간)을 줄 일 수 있다.
MGET, MSET 도 여러 키를 한번에 작업할 수 있지만 파이프라인이 더 범용적으로 가능하면 파이프라인을 사용하는 것이 좋다.

단점으로는 다른 클라이언트의 다른 명령어가 간섭할 수 있어 원자적 처리를 보장할 수 없고 조건 분기 등 복잡한 로직에 적합하지 않다.

원자적 처리: 트랜잭션

복잡한 로직, 원자적 처리: 루아 스크립트

복잡한 로직, 원자적 처리: 모듈 을 사용하는 것이 좋다.

실행 예시
- redis-cli의 –pipe 옵션을 사용하여 응답을 얻을 수 있으며 성공하면 명령어 개수만큼 replies, 오류가 발생하면 큼 errors 표시

루아

레디스의 명령어만으로 구현하기 어려운 유연한 처리와 기능 확장 등을 루아를 통해 빠르게 구현 가능
루아를 사용하면 파이프라인과 달리 레디스에서 모든 작업을 원자적으로 처리할 수 있다.

레디스 함수

루아를 실행하는 방법으로 레디스 함수가 있으며 레디스 7.0과 루아를 함께 사용할 땐 함수를 사용하는게 좋다.

function(keys, args)
  local val = 0

  for i = 1, args[1] do
      val = val + i
  end
  return val
end

$ FUNCTION LOAD "#!lua name=mulib\nredis.register_function('calculator', function ..." "my lib"
$ FCALL calculator 0 10 // 함수 호출
$ FUNCTION DELETE mylib // 라이브러리에 등록한 모든 함수 제거

트랜잭션

트랜잭션이란 분리하면 안되는 여러 작업을 하나의 그룹으로 묶어서 다루는 단위
레디스는 개별 명령어 수준에서의 원자적 처리 보장하지만 여러 명령어를 실행할 때 독립적이기 때문에 원자적 처리를 보장하지 않다.

MULTI 명령어 뒤어 서넝ㄴ된 명령어를 큐에 넣어 처리

MULTI
    SET foo 10
    INCR foo
    INCR foo
    GET foo // 12
EXEC

트랜잭션 실패 사유
- 명령어를 큐에 넣는 데 실패하거나 명령어의 문법 오류, OOM 등
- EXEC 명령어를 실행할 때 - 잘못된 값을 가진 키를 조작하려고 할 때
트랜잭션 실패 시 롤백 기능을 제공하지 않고 명령어 실패 시 그대로 남은 작업을 계속 처리한다.

모듈

레디스 4.0부터 지원하며 모듈 기능은 레디스 소스코드를 수정하지 않고 C 언어로 구현하여 레디스 서버에 독립적으로 추가 가능
모듈 활용 방법
- 모듈 기능을 통해 새롭게 정의한 자료형 추가 가능
- 레디스 모듈 기능은 레디스 서버 데이터 공간에 접근하기 위해 고수준 API, 저수준 API 두종류 제공

키 공간 알림

키 공간 알림은 레디스 서버에 저장된 데이터 세트를 변경하거나 레디스 서버에 어떤 이벤트가 발생하면 알림을 제공
Pub/Sub 기능을 사용하여 수신하는 시스템으로 알림을 받기 위해 클라이언트 측에서 해당 기능의 명령어 사용
알림을 받기 위해서는 사전에 notify-keyspace-events 지시자로 수신할 알람 종류 설정하면 알람 전달
- 키 공간 알림: 특정 키가 변경됐을 때 알림을 받음
- 키 이벤트 알림: 특정 이벤트가 발생했을 때 알림을 받음

출처

한빛미디어 출판, 하야시 쇼고 저자의 실전 레디스 책을 요약하였습니다.

Redis 특징

자료형과 기능

String

List 형

Hash 형

고급 기능

파이프라인

루아

트랜잭션

모듈

키 공간 알림

출처