Redis

Redis는 Remote Dictionary Server의 약자로, 데이터를 메모리에 저장하고 빠르게 읽고 쓸 수 있는 오픈 소스, 인메모리 데이터 저장소입니다. 데이터를 키-값(Key-Value) 구조로 저장하는 비관계형(NoSQL) 데이터베이스로 분류됩니다. 주로 캐시, 세션 관리, 실시간 데이터 처리 등에 사용되며, 다양한 데이터 구조를 지원합니다.

인메모리 데이터 저장
- 데이터를 메모리에 저장하므로 매우 빠른 속도로 읽고 쓸 수 있습니다.
- 디스크에 데이터를 영구 저장하는 옵션도 제공됩니다(예: RDB, AOF).
다양한 데이터 구조 지원
Redis는 단순한 키-값 저장소 이상으로, 다음과 같은 데이터 구조를 지원합니다:
- String: 기본적인 텍스트나 숫자 데이터.
- Hash: 필드와 값을 저장하는 구조 (예: JSON 유사 구조).
- List: 순서가 있는 값의 목록 (예: 대기열).
- Set: 중복 없는 값의 집합.
- Sorted Set: 정렬된 집합 (점수 기반 정렬 가능).
- Stream: 실시간 데이터 처리에 적합한 구조.
TTL 지원
- 키마다 유효 기간(Time-To-Live)을 설정할 수 있어, 자동으로 만료되도록 관리 가능합니다.
고성능
- 초당 수십만 건의 요청을 처리할 수 있는 성능을 제공합니다.
분산 환경 지원
- Redis Cluster를 통해 여러 노드로 확장 가능하며, 고가용성과 분산 처리가 가능합니다.

서버 변수만 사용할 경우, 다음 문제가 존재할 수 있습니다. Redis를 사용하여 해결할 수 있습니다.

서버 재시작 시 데이터 손실: 서버가 재시작되거나 종료되면 메모리 내 데이터가 사라지므로, 중요한 데이터를 서버 변수에만 저장하는 것은 위험할 수 있습니다.
스케일링 어려움: 여러 서버가 있을 경우, 각각의 서버에 데이터를 저장하려면 동기화가 필요하거나, 클러스터링 등을 구현해야 할 수 있습니다.

Redis의 사용 사례

캐싱: 자주 조회되는 데이터를 Redis에 저장하여 데이터베이스의 부하를 줄이고 성능을 향상.
세션 관리: 사용자 로그인 상태를 관리하고, 만료 시간을 설정하여 자동으로 세션을 종료.
인증 대기 데이터 관리: 이메일 인증, OTP 코드 등 일정 시간 후 만료가 필요한 데이터를 저장.
실시간 분석 및 순위표: 게임 순위표, 실시간 클릭 수 집계 등.
메시지 큐: Redis의 List 또는 Stream을 사용하여 간단한 메시지 큐로 활용 가능.

Redis를 사용하는 방법은 간단하며, 아래 단계를 따라 설정하고 사용할 수 있습니다. Redis는 서버와 클라이언트로 구성되며, 다양한 프로그래밍 언어에서 클라이언트를 통해 접근할 수 있습니다.

설치

Linux

sudo apt update
sudo apt install redis

MacOS

brew install redis

Docker

docker run --name redis-server -d -p 6379:6379 redis

Windows

Redis는 공식적으로 Windows를 지원하지 않지만, Microsoft에서 제공했던 배포판을 사용할 수 있습니다.

https://github.com/microsoftarchive/redis/releases

Redis 서버 실행
- 압축을 푼 폴더로 이동하여 redis-server.exe를 실행합니다.
- Redis 서버가 실행되면 기본적으로 localhost:6379에서 대기합니다.
Redis CLI 실행
- 같은 폴더에서 redis-cli.exe를 실행하여 Redis 서버와 상호작용합니다.

실행

Redis 서버를 실행하려면 터미널에서 다음 명령어를 입력합니다:

redis-server

Redis 클라이언트로 서버에 연결하려면:

redis-cli

Windows

Redis 서버 실행
- redis-server.exe를 실행합니다.
- Redis 서버가 실행되면 기본적으로 localhost:6379에서 대기합니다.
- 이 방법은 설정 파일이 적용되지 않으며, 기본 설정이 적용됩니다.
Redis CLI 실행
- 같은 폴더에서 redis-cli.exe를 실행하여 Redis 서버와 상호작용합니다.

설정 파일을 직접 지정해서 실행할 수 있습니다.

redis-server.exe redis.windows.conf

명령어

Redis CLI에서 다음 명령어를 사용해 데이터를 관리할 수 있습니다:

데이터 저장 및 조회

SET myKey value       # 데이터 저장
GET myKey             # 데이터 조회
DEL myKey             # 데이터 삭제

예시:

GET signup:user123
DEL signup:user123

TTL

TTL 설정

SETEX myKey seconds value  # 유효 기간과 함께 데이터 저장
TTL myKey                  # 남은 유효 기간 확인

예시:

SETEX signup:user123 86400 '{"email":"user@example.com","name":"John"}'

TTL을 설정하거나 갱신할 때, 새로 설정된 TTL은 기존 TTL을 완전히 덮어씌웁니다. 이 경우 시간 합산은 일어나지 않으며, 새로운 TTL 값만 적용됩니다.

TTL 확인

TTL myKey

-1은 TTL이 없고 영구적인 상태임을 나타냅니다.

TTL 제거

PERSIST myKey

해시 테이블

Redis에서 해시는 field와 value를 쌍으로 저장할 수 있는 자료구조입니다. 예를 들어, 하나의 사용자(user:1)에 대해 여러 정보를 저장하고 싶을 때, 해시를 사용하여 name, age, email 등 여러 필드를 하나의 키 아래에 묶어 저장할 수 있습니다.

예시:

HSET user:1 name "Alice" age 25  # 해시(Hash) 데이터 저장
HGETALL user:1                   # 해시 데이터 조회

결과:

1) "name" 2) "Alice" 3) "age" 4) "25"

HSET

HSET 명령어는 Redis의 해시(Hash) 타입에 필드를 추가하거나 업데이트할 때 사용됩니다. 해시는 키-값 쌍으로 데이터를 저장하는 자료구조로, 하나의 키에 여러 개의 필드와 값들을 연결할 수 있습니다.

HSET <hash-key> <field> <value>

HGET

HGET 명령어는 지정된 해시의 특정 필드 값을 반환합니다.

HGET <hash-key> <field>

HGETALL

HGETALL 명령어는 지정된 해시의 모든 필드와 값을 반환합니다. 해시의 모든 데이터를 가져오고 싶을 때 사용합니다.

HGETALL <hash-key>

리스트

Redis의 리스트는 양방향 입출력이 가능한 덱(Deque)과 비슷한 자료구조입니다.

리스트는 데이터가 추가된 순서대로 순차적으로 접근할 수 있습니다.

LPUSH queue "task1" "task2"      # 리스트(List) 데이터 추가
LRANGE queue 0 -1                # 리스트 조회

LPUSH, RPUSH

LPUSH는 리스트의 왼쪽에 데이터를 추가합니다.
RPUSH는 리스트의 오른쪽에 데이터를 추가합니다.

LPUSH <list-key> <value1> <value2> ...

LRANGE

LRANGE 명령어는 Redis 리스트에서 지정된 범위의 데이터를 조회합니다. 인덱스를 사용하여 리스트의 일부분을 가져올 수 있습니다.

LRANGE <list-key> <start> <end>

<start>와 <end>는 리스트에서 가져올 범위를 지정합니다. 인덱스는 0부터 시작하며, 음수 인덱스를 사용하면 리스트의 끝에서부터 카운트합니다.

`SCAN`

SCAN은 Redis에서 데이터를 효율적으로 순차적으로 검색할 수 있도록 도와주는 명령어입니다. SCAN은 전체 데이터를 한 번에 로드하지 않고, 일정 부분씩 나누어 데이터를 반환합니다.

Cursor 기반 순차 조회: SCAN은 데이터를 순차적으로 반환합니다. 처음에 호출하면 SCAN은 cursor 값을 반환하며, 이를 사용하여 다음 데이터를 계속 조회할 수 있습니다.
비차단적: SCAN은 비차단적이기 때문에 서버가 응답을 기다리는 동안 다른 작업을 계속 수행할 수 있습니다. 즉, 전체 키를 한 번에 반환하지 않고, 여러 번에 걸쳐 나누어 반환하여 Redis 서버가 차단되지 않도록 합니다.
배치 처리: 한 번의 SCAN 호출에서 반환되는 키는 일정량으로 제한됩니다. 이 값은 COUNT 옵션으로 조절할 수 있습니다. COUNT를 사용하여 한 번에 반환할 키의 수를 설정할 수 있지만, 실제 반환되는 키의 수는 Redis의 부하에 따라 달라질 수 있습니다.

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

cursor: SCAN 명령어는 처음 호출 시 0을 시작으로, 이후에는 반환된 cursor 값을 사용하여 계속 검색을 이어갑니다. cursor는 0이 될 때까지 계속 반복하여 호출합니다.
MATCH pattern: (선택적) 키를 검색할 때 패턴을 지정할 수 있습니다. 예를 들어, exp:*로 검색하여 exp:로 시작하는 키들만 검색할 수 있습니다.
COUNT count: (선택적) 한 번에 반환할 키의 수를 설정합니다. 기본값은 Redis 서버의 설정에 따라 다를 수 있습니다.

`SCAN` vs `KEYS`

KEYS: Redis에서 모든 키를 한 번에 반환하며, 지정된 패턴에 맞는 키를 필터링합니다. O(N) 시간 복잡도를 가지며, 데이터가 많으면 성능 저하가 발생할 수 있습니다. KEYS는 전체 키를 한 번에 반환하므로 서버 부하가 크고, 큰 데이터셋을 다룰 때는 사용을 피하는 것이 좋습니다.
SCAN: 전체 데이터를 한 번에 다 가져오지 않고 커서를 사용하여 반복적으로 키를 조회합니다. O(N) 시간 복잡도를 가지며, 데이터가 많을수록 시간이 소요됩니다. 그러나 SCAN은 비차단적(non-blocking) 방식이므로 한 번에 전체 데이터를 반환하지 않고, 여러 번에 걸쳐 데이터를 반환합니다. 이 방식은 서버의 부하를 분산시킬 수 있습니다.

관리

Redis 서버 상태 확인

redis-cli ping
# 출력: PONG

Redis 데이터 확인

redis-cli
KEYS *             # 모든 키 조회
DBSIZE             # 저장된 키의 개수

Redis 설정 변경

redis.conf 파일에서 설정을 변경하거나, 다음 명령어로 설정을 수정할 수 있습니다:

CONFIG SET maxmemory 256mb    # 메모리 제한 설정
CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lru  # LRU 정책 설정

Persistence

Redis의 지속성(Persistence) 기능은 Redis가 메모리 기반의 데이터 저장소로 동작하는 것에 대한 해결책으로, 데이터를 디스크에 저장하여 Redis가 재시작되거나 종료되더라도 데이터를 복구할 수 있게 도와줍니다.

Redis는 두 가지 영속성 방법을 제공합니다. RDB는 빠른 복구와 성능에 유리하며, AOF는 최소 데이터 손실과 상세한 로그 기록을 제공합니다.

RDB (Redis Database Snapshotting)

RDB는 스냅샷(snapshot)을 사용하여 Redis 데이터베이스의 상태를 주기적으로 디스크에 저장하는 방식입니다. Redis가 설정된 시간 간격에 맞춰 메모리 내 데이터를 덤프하여 디스크에 dump.rdb 파일로 저장합니다.

주기적 백업: RDB는 설정된 조건을 만족할 때마다 Redis 데이터의 스냅샷을 찍어 저장합니다. 예를 들어, 900초마다 한 번, 10개의 수정이 있을 때마다 한 번씩 스냅샷을 찍을 수 있습니다.
장점:
- 성능이 뛰어납니다. Redis가 스냅샷을 찍을 때 Redis는 디스크에 데이터를 동기화하므로, 클라이언트 요청 처리에는 큰 영향을 미치지 않습니다.
- 백업 용이: RDB 파일 하나로 전체 데이터를 백업할 수 있습니다.
단점:
- 최신 데이터 손실: 스냅샷이 마지막으로 찍힌 시점 이후에 발생한 데이터는 복구되지 않습니다. 예를 들어, 10분 간격으로 스냅샷을 찍으면 그 사이에 변경된 데이터는 손실될 수 있습니다.

RDB 설정 (redis.conf):

# RDB 저장 설정
save 900 1     # 900초(15분) 동안 1개 이상의 키가 변경되면 스냅샷
save 300 10    # 300초(5분) 동안 10개 이상의 키가 변경되면 스냅샷
save 60 10000  # 60초 동안 10000개 이상의 키가 변경되면 스냅샷

AOF (Append-Only File)

AOF는 Redis의 모든 쓰기 작업을 로그 파일에 추가적으로 기록하는 방식입니다. Redis는 write 명령이 실행될 때마다 해당 명령을 appendonly.aof라는 파일에 기록합니다. Redis 서버가 재시작되면 AOF 파일을 재생하여 데이터를 복구합니다.

모든 쓰기 작업 기록: AOF는 Redis의 모든 쓰기 작업을 로그로 기록하므로, AOF 파일을 통해 모든 변경 사항을 추적할 수 있습니다.
장점:
- 최소 데이터 손실: AOF는 다양한 동기화 정책을 설정할 수 있기 때문에, 최신 데이터가 손실될 위험을 최소화할 수 있습니다.
- AOF 파일 복구: Redis가 종료된 후 AOF 파일을 사용해 데이터 복구가 가능합니다.
단점:
- 성능 저하: AOF는 매번 디스크에 기록하므로 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 동기화 빈도를 조정할 수 있습니다.
- 파일 크기: AOF 파일은 시간이 지남에 따라 커질 수 있으며, 이를 관리하려면 파일 압축이나 재작성 작업이 필요합니다.

AOF 설정 (redis.conf):

# AOF 활성화
appendonly yes

# AOF 동기화 정책
appendfsync everysec  # 1초마다 AOF 파일 동기화
appendfsync always     # 매번 동기화 (성능 저하)
appendfsync no         # 동기화하지 않음 (위험함)

RDB와 AOF의 혼합 사용

Redis는 RDB와 AOF를 동시에 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 두 가지 방식의 장점을 결합할 수 있습니다:

RDB는 주기적인 스냅샷을 제공하여 성능을 최적화합니다.
AOF는 모든 쓰기 작업을 기록하여 데이터 손실 가능성을 최소화합니다.

# RDB 및 AOF 모두 사용
save 900 1       # 15분마다 스냅샷
appendonly yes   # AOF 활성화
appendfsync everysec  # AOF 동기화 정책 설정

클라이언트

Redis는 다양한 프로그래밍 언어에서 사용할 수 있는 클라이언트를 제공합니다. 아래는 주요 언어별 Redis 클라이언트를 사용하는 방법입니다:

Spring

의존성 추가

Spring Boot 프로젝트의 pom.xml 파일에 Redis 관련 의존성을 추가합니다:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
</dependency>

Redis 설정

application.properties에서 Redis 서버의 기본 설정을 추가합니다:

spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379
spring.redis.password= # (Redis에 비밀번호가 설정된 경우 입력)
spring.redis.timeout=2000ms

application.yml:

spring:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    timeout: 2000ms

RedisTemplate 설정

Spring Data Redis는 RedisTemplate을 통해 Redis와 상호작용합니다. RedisTemplate을 빈으로 등록하려면 설정 클래스를 작성합니다:

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);

        // Key와 Value를 문자열로 직렬화
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new StringRedisSerializer());

        return template;
    }
}

Redis 사용

Redis에 데이터를 저장하고 조회하는 코드를 작성합니다:

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Service
public class RedisService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    // 데이터 저장
    public void save(String key, String value, long timeout, TimeUnit unit) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timeout, unit);
    }

    // 데이터 조회
    public String get(String key) {
        return (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }

    // 데이터 삭제
    public void delete(String key) {
        redisTemplate.delete(key);
    }
}

Java 객체 저장

Java 객체를 저장하려면, 객체를 직렬화(Serialization)하여 문자열로 변환한 후 저장하고, 다시 역직렬화(Deserialization)하여 객체로 변환해야 합니다.

JdkSerializationRedisSerializer

JdkSerializationRedisSerializer는 Java의 기본 직렬화 메커니즘을 사용하여 객체를 직렬화합니다.

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.JdkSerializationRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);

        // JdkSerializationRedisSerializer로 직렬화 설정
        RedisSerializer<Object> serializer = new JdkSerializationRedisSerializer();
        template.setValueSerializer(serializer);
        template.setHashValueSerializer(serializer);

        return template;
    }
}

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class RedisService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public void saveObject(String key, MyObject myObject) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, myObject);
    }

    public MyObject getObject(String key) {
        return (MyObject) redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }
}

Jackson2JsonRedisSerializer

Jackson2JsonRedisSerializer는 객체를 JSON 형식으로 직렬화하여 저장합니다. 이 방법은 객체를 JSON으로 저장하기 때문에 가독성이 높고, 다른 시스템과의 호환성이 좋습니다.

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);

        // Jackson2JsonRedisSerializer로 직렬화 설정
        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> serializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        template.setValueSerializer(serializer);
        template.setHashValueSerializer(serializer);

        return template;
    }
}

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class RedisService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public void saveObject(String key, MyObject myObject) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, myObject);
    }

    public MyObject getObject(String key) {
        return (MyObject) redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }
}

Node.js

redis는 Node.js에서 Redis 데이터베이스와 상호작용할 수 있게 해주는 라이브러리입니다. Redis는 고성능의 키-값 저장소로, 메모리 기반으로 데이터를 저장하고 빠르게 접근할 수 있는 데이터베이스입니다. 주로 캐싱, 세션 관리, 실시간 데이터 처리 등에서 많이 사용됩니다.

redis 라이브러리는 Redis 서버와 Node.js 애플리케이션 간의 통신을 쉽게 처리해줍니다. 이 라이브러리를 사용하면 Redis의 다양한 기능(예: 데이터 읽기/쓰기, Pub/Sub, 트랜잭션, 파이프라인 등)을 Node.js 코드에서 직접 사용할 수 있습니다.

설치:

npm install redis

사용법

const redis = require('redis');

// Redis 클라이언트 생성
const client = redis.createClient({
  host: 'localhost',      // Redis 서버 주소
  port: 6379,            // Redis 서버 포트
  password: 'your_password',  // 비밀번호 (설정된 경우)
  db: 0                  // 사용할 데이터베이스 인덱스 (기본은 0)
});

// Redis 연결이 되면 실행될 이벤트 리스너
client.error('connect', function() {
  console.error('Redis client error:', err);
});

// Redis 연결
client.connect().then(() => {
	console.log('Connected to Redis');
  }).catch((err) => {
	console.error('Failed to connect to Redis', err);
  });

// 데이터를 저장하는 예시
client.set('myKey', 'myValue', function(err, reply) {
  if (err) {
    console.error('Error setting value:', err);
  } else {
    console.log('Reply:', reply);  // "OK"
  }
});

// 데이터를 조회하는 예시
client.get('myKey', function(err, reply) {
  if (err) {
    console.error('Error getting value:', err);
  } else {
    console.log('Value from Redis:', reply);  // "myValue"
  }
});

reply는 Redis 명령에 대한 응답을 나타냅니다. 명령이 정상적으로 완료되면 Redis 서버는 OK라는 문자열을 반환합니다.

`client.on()`

client.on() 메서드는 이벤트 리스너를 등록하여, 특정 이벤트가 발생했을 때 해당 이벤트에 대해 정의된 콜백 함수를 실행하게 합니다.

redis 클라이언트는 여러 가지 이벤트를 처리할 수 있습니다. 대표적인 이벤트는 다음과 같습니다:

'connect': Redis 서버에 연결되었을 때 발생합니다.
- 예: client.on('connect', () => { console.log('Connected to Redis'); });
'error': Redis 클라이언트에서 오류가 발생했을 때 발생합니다.
- 예: client.on('error', (err) => { console.error('Redis client error:', err); });
'ready': Redis 클라이언트가 서버와 연결되어 명령을 처리할 준비가 되었을 때 발생합니다.
- 예: client.on('ready', () => { console.log('Redis client is ready'); });
'end': Redis 클라이언트가 연결을 종료했을 때 발생합니다.
- 예: client.on('end', () => { console.log('Redis client connection ended'); });

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Redis.md

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Redis

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Linux

MacOS

Docker

Windows

실행

Windows

명령어

데이터 저장 및 조회

TTL

TTL 설정

TTL 확인

TTL 제거

해시 테이블

HSET

HGET

HGETALL

리스트

LPUSH, RPUSH

LRANGE

SCAN

SCAN vs KEYS

관리

Redis 서버 상태 확인

Redis 데이터 확인

Redis 설정 변경

Persistence

RDB (Redis Database Snapshotting)

AOF (Append-Only File)

RDB와 AOF의 혼합 사용

클라이언트

Spring

의존성 추가

Redis 설정

RedisTemplate 설정

Redis 사용

Java 객체 저장

JdkSerializationRedisSerializer

Jackson2JsonRedisSerializer

Node.js

사용법

client.on()

`SCAN`

`SCAN` vs `KEYS`

`client.on()`