[Spring] Redis를 이용한 분산 Lock 구현 알아보기

kshired·2023년 3월 11일

시작하며

서비스를 구현하다 보면, 여러 쓰레드에서 동시다발적으로 일어나는 작업에 대해 동기화 혹은 일관적인 처리가 필요할 때가 존재한다.

그럴 때는 여러 방법을 이용하여 동시성 문제를 해결 할 수 있는데, 오늘은 많이 사용하는 key-value store인 Redis를 이용하여 Lock을 구현하는 방법에 대해 알아보자.

프로그래밍 언어에서 제공하는 Lock을 이용

사실 이 방법은 분산 락 구현 관점에서는 옳지 않다. 서비스가 단일 프로세스로만 구동되는 상황이라면 적합할 수 있지만, 한 서비스가 분산환경에서 동작하고 있다면 이 방법은 적용해봤자 분산환경에서는 원하는대로 동작하지 않는다.

그렇다면, 어떻게 구현해야 할까?

Redis를 이용하면 손쉽게 구현할 수 있는데, 그 방식을 알아보자.

추가 : Java 혹은 Kotlin에서 프로세스 단위 동시성 제어에 대해 궁금하다면, ReentarantLock 혹은 synchronized에 대해 공부해보자.

Redis를 이용한 구현

Redis를 이용하여 Lock을 구현하는 방식중 가장 쉽게 떠올릴 수 있는 생각은 무엇일까?

가장 간단하게 생각하면, Reids에 특정 key가 존재하는지 확인하고 없으면 key를 세팅하는 방식을 생각할 수 있다.

그 구현 예시를 알아보자.

구현 예시

@Component
class Lock(private val redisTemplate: StringRedisTemplate) {
    fun lock(key: String, ttl: Long): Boolean {
        redisTemplate.opsForValue().get(key)?.let {
            return false
        }
      	
        redisTemplate.opsForValue().set(key, "locked", ttl)
        return true
    }
  
    fun unlock(key: String) {
        redisTemplate.delete(key)
    }
}

Spring을 사용하는 경우에는 spring-data-redis 를 통해 Redis의 명령어를 손쉽게 사용할 수 있다.

구현에서 알 수 있듯이, key가 존재하는지 확인하고 없으면 그 key를 세팅하는 과정을 거치면 된다.

하지만 이 방식에도 문제점이 있다. 그 문제점을 알아보자.

문제점

이 방식의 문제점은 key가 존재하는지 체크하는 과정과 없으면, set하는 과정이 원자적으로 일어나지 않는 것이다. 보통 이러한 상황을 check-act가 원자적으로 동작하지 않는다고 이야기한다.

이게 왜 문제일까? 모든 쓰레드가 갇혀있다가 나갔을 때, race condition이 발생할 수 있는 문제점이 존재하기 때문이다.

이러한 문제에 대해 간단하게 알아보고 싶다면, 이 포스트를 읽어보는 것을 추천한다.

그럼 이것을 어떻게 해결할까? 다음 파트인 "Redis를 이용한 Atomic한 구현"에서 알아보자.

Redis를 이용한 Atomic한 구현

위에서 알아보았듯이, check-act를 원자적으로 구현하지 않으면 동시성 문제를 제대로 해결하지 못한다. 어떻게 해결할 수 있을까?

그 방법은, Redis에서 제공하는 SETNX 연산을 사용하는 것이다.

SETNX 는 SET if Not eXist 의 줄임말으로, 키가 존재하지 않을 경우 값을 지정하는 방식으로 동작한다.

"Redis를 이용한 구현"에서 보여주었던 것 처럼, 존재하는지 확인하고 없으면 SET하는 방식이 아닌 check-act를 원자적으로 동작하도록 보장한 방법이다.

구현 예시

@Component
class Lock(private val redisTemplate: StringRedisTemplate) {
    fun lock(key: String, ttl: Long): Boolean {
        return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "locked", ttl) ?: false
    }
  
    fun unlock(key: String) {
        redisTemplate.delete(key)
    }
}