🚨 [Redis]

👨‍💻 Redis 오픈소스는 Remote(외부) Dictionary(키-값) Server의 약어로, 전세계적으로 널리 사용되고 있는 In-memory cache 솔루션이다.

즉, 오픈소스 비관계형 데이터베이스 관리시스템(dbms)

• 메모리 기반- nosql cache
• 영구적보존
• 여러대의 서버구성
• 성능 초당 2만~10만회 수행. key/value 저장 방식 json처리에 유리
• 부하가 많을경우 캐시를 통해서 db read 감소
• 백업 :
  1) 서버 메모리에 복사복저장
  2) 디스크에 저장
  형태:
  String/lists/sets/sorted sets/hashs mysql의 10배
  단점:
  메모리사용량이 sql보다 크며, node처럼 sing thread tree 구조처럼 자식프로세스가 생김
  큰 데이터 처리 시, 원래 속도보다 적게 나오므로 메모리 파편화로 인해 응답이 늦어질수있다.

📌 1) Redis는 NoSQL의 한 종류

RDBMS를 관계형 데이터베이스라고 부르면, NOSQL은 비관계형 데이터베이스이다. RDBMS와 다른 형태로 데이터를 저장하게 된다.

*NOSQL: Not Only SQL, 비관계형 데이터베이스

이러한 NoSQL은 아주 많은 양의 데이터를 효율적으로 처리해야할 때, 데이터의 분산처리, 빠른 쓰기 및 데이터의 안정성이 필요할 때 사용한다.

📌 2) REDIS 특징 & 장점

1) In-memory 데이터 구조 : 디스크가 아닌 메모리 기반으로 한 데이터 구조 안에 다양한 데이터 구조들이 있다. List, Set, Hash, Map 등의 유형들을 인 메모리 안에 저장 할 수 있다.

즉, Database보다 더 빠른 Memory에 더 자주접근하고 덜 자주 바뀌는 데이터를 저장하자라는 의미를 담고있다.

2) 디스크에서 데이터를 저장한 것과는 달리 서버의 주메모리에 저장하여 디스크에 액세스 해야할 필요를 없애서 검색 시간으로 인한 지연을 방지하고 CPU명령을 적게 사용하는 좀 더 간단한 알고리즘으로 데이터에 액세스할 수 있다.

3) 개발과 운영을 좀 더 쉽게 할 수 있으며, Pub/Sub 사용하여 멩시징 시스템에 유용하며 불필요한 데이터를 채우지 않게하는 데 유용하다.

4) 캐시를 사용하여 속도가 빠르고 정보가 사라지지 않는다

5) 다수 언어를 지원한다.
redis는 NoSQL 중에서도 Key-Value 형식으로 데이터를 저장하며, 크게 5가지(String, Set, Sorted Set, Hash, List)의 데이터 형식을 지원한다.

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🏷️ Redis 장점

1) 리스트, 배열과 같은 데이터를 처리하는데 유용하다.
String, List, Set, Sorted set, Hash 등 MySQL에 비해서 10배 정도 빠르다고 한다.

2) 메모리를 활용하면서 영속적인 데이터 보존이 가능하다.
명령어로 명시적으로 삭제(Expires)를 설정하지 않으면 데이터가 삭제되지 않는다.
디스크에 데이터를 기록하고 있기 때문에 메모리가 날라가도 데이터를 복구할 수 있다.

3) 서버 하나에 여러개의 서버를 띄우는 것이 가능하다.
Master - Slave 형식으로 구성이 가능하다.
Master Sserver가 Down 되어도 Slave Server로 접속하면 바로 서비스를 계속할 수 있다.

4) Memcached 보다 다양한 API를 지원한다.
Memcached에서는 여러개의 캐시 데이터를 가져오는건 가능하지만, 여러개의 캐시 데이터를 업데이트하는 API는 지원하지 않는다.
Memcached를 사용하면 업데이트 해야하는 데이터 양만큼 set API를 호출해야 한다.

🏷️ Redis 단점

1) 더 많은 메모리를 사용하게 된다.
실제로 필요한 메모리 양보다 더 많은 메모리를 사용하게 된다.

2) 대규모 데이터에 대한 응답속도의 불안정성
대규모 트래픽으로 인해 많은 데이터가 업데이트되면
Redis는 Memcached에 비해서 속도가 불안정하다.

🏷️ 주의해야할점

Single Thread 서버 이므로 시간 복잡도를 고려해야한다.
In-memory 특성상 메모리 파편화, 가상 메모리등의 이해가 필요하다.

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• 같은 종류인 Memcached와는 달리, 데이터를 메모리와 디스크에 둘 다 저장하기 때문에, 불의의 경우에도 데이터 복구가 가능하다는 장점이 있다.

• 읽기 성능 증대를 위한 서버 측 복제를 지원한다.

  Redis가 실행중인 서버가 충돌하는 경우 장애 조치 처리와 함께 더 높은 읽기 성능을 지원하기 위해 slave가 master에 연결하고, 전체 데이터베이스의 초기 복사본을 받는 master/slave 복제를 지원한다. 마스터에서 쓰기가 수행되면 slave 데이터 세트를 실시간으로 업데이트하기 위해 연결된 모든 slave로 전송된다.

• 쓰기 성능 증대를 위한 클라이언트 측 샤딩(Sharding)을 지원한다.

  *샤딩(Sharding): 파티셔닝(Partitionong)과 동일하다. 같은 테이블 스키마를 가진 데이터를 다수의 데이터베이스에 분산하여 저장하는 방법을 의미한다.

• 리스트, 배열같은 데이터 처리에 유용하다.

• 리스트형 데이터 입력과 삭제가 MySQL에 비해서 10배정도 빠르다.

📌 3) Redis 기본사용법

redis 서버 구동시 protected mode를 no로 하면 bind ip없이 ip/port 접속가능

Redis는 RDB, AOF 방식으로 실행 가능

• RDB : 특정한 시간마다 메모리에 있는 레디스 데이터 전체를 디스크에 저장.
• AOF : Append Only File로 명령이 실행될때 마다 기록.

Redis의 트랜잭션 기능
관계형 데이터베이스와 차이가 있음. 트랜젝션 쿼리중 자동 롤백(rollback)이 아닌 무효화만 존재. 트랜잭션으로 묶어 놓은 명령어를 실행하는 동안 다른 커낵션으로 부터의 쿼리 요청은 대기.

엄밀히 말해 명령어 Queue에 각종 command를 넣어놓는것이라 보면 좋음

• multi : 트랜잭션 시작

• discard : 큐에 적재된 내용을 실행하지 않고 삭제

• exec : 큐에 적재된 요청 내용들을 실행

• watch : 변경 감시 기능 활성화

• unwatch : 변경감시 기능 비활성화

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Redis는 다양한 데이터 구조 집합을 제공하고 있다. DB-Engines Ranking of Key-value Stores에 따르면, Redis는 현재 가장 인기 있는 key-value store로써, BSD 라이선스를 보유하고 최적화된 C언어 코드로 작성되어 있으며, 다양한 개발 언어를 지원하고 있다. 주요 Redis 사용 사례는 caching, 세션 관리, pub/sub, 순위표 등이 있다.

Redis는 영구적으로 저장하는 AOF/RDB 방식의 Redis DB백업용도로 사용되고 있으며, 주로 In-memory cache 다 보니 저장 cache 용도로 많이 사용되고 있다. Redis는 시스템 성능을 높이는데 많은 역할을 하는 좋은 솔루션이지만, Redis라는 솔루션은 메모리 측면에서 제대로 관리하지 않으면 장애로 이어지기도 한다. Redis는 메모리에 데이터를 저장하기 때문에 물리메모리(RAM) 용량보다 더 많은 데이터를 사용하게 될 경우 메모리 부족으로 인해 swap이 발생하여 Redis의 성능 저하를 일으킬 수 있다.

위의 [그림2]와 같이 데이터를 물리 메모리의 용량보다 더 많이 사용하게 되면, swap이 발생하는 것을 볼 수가 있으며, 운영체제에서 Swap space의 주요 기능은 물리메모리(RAM)의 양이 가득 차고 더 많은 메모리의 양이 필요할 때 Backing store(디스크)의 가상메모리에 대체하게 된다.

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🚩 Redis는 메모리에 대해 어떻게 관리할까?

Redis는 이러한 메모리 관리를 위해 “maxmemory” 옵션 설정을 통해 메모리의 양을 그 이상의 범위를 사용하지 않도록 제한할 수 있다.
그리고, Redis는 인 메모리 데이터 저장소로 사용하며 일반적인 디스크 솔루션에 비해 적은 양의 데이터를 저장함으로써, 이로 인해 최대치로 저장하게 되면 Redis 메모리에 새로운 데이터가 들어오게 되고, 기존의 데이터는 제거되는 방식으로 작동되어야 한다.
이것을 eviction이라고 부르는데, 이러한 방식을 만들기 위해 “maxmemory-policy”옵션을 통해 eviction 정책을 만들 수 있다.

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📌 Redis 사용 사례

캐싱
다른 DB "앞"에 배치된 레디스는 성능ㅇ이 뛰어난 인 메모리 캐시를 생성하여 액세스 지연 시간을 줄이고, 처리량을 늘리며 관계형 또는 NoSQL DB의 부담을 줄여준다.

세션관리
레디스는 세션 관리 작업에 매우 적합하다. 레디스는 세션 키에 대한 적절한 TTL과 함꼐 빠른 키 값 스토어로 사용하면 간단하게 세션 정보를 관리할 수 있다.
세션 관리는 주로 게임, 전자 상거래 웹 사이트, 소셜 미디어 플랫폼을 비롯한 온라인 애플리케이션에 필요하다.

실시간 순위표
Redis Sorted Set 데이터 구조를 사용하면 요소가 목록에 유지되고 점수에 따라 정렬된다. 이를 통해 손쉽게 동적 순위표를 생성하여 게임에서 앞서있는 사람이 누구인지 보여주거나, 좋아요를 가장 많이 받은 메시지를 게시하거나, 선두에 있는 사람이 누구인지 보여주려는 다양한 사례에 사용할 수 있다.

속도 제한
Redis는 이벤트 속도를 측정하고 필요한 경우 제한할 수 있다. 클라이언트의 API 키에 연결된 Redis 카운터를 사용하여 특정 기간 동안 액세스 요청의 수를 세고 한도가 초과되는 경우 조치를 취할 수 있습니다. 속도 제한기는 포럼의 게시물 수를 제한하고, 리소스 사용량을 제한하며, 스패머의 영향을 억제하는 데 주로 사용됩니다.

대기열
Redis List 데이터 구조를 사용하면 간단한 영구 대기열을 손쉽게 구현할 수 있습니다. Redis List는 자동 작업 및 차단 기능을 제공하므로 신뢰할 수 있는 메시지 브로커 또는 순환 목록이 필요한 다양한 애플리케이션에 적합합니다.

채팅 및 메시징
Redis에서는 패턴 매칭과 더불어 PUB/SUB 표준을 지원합니다. 따라서 Redis를 사용하여 고성능 채팅방, 실시간 코멘트 스트림 및 서버 상호 통신을 지원할 수 있습니다. 또한 PUB/SUB를 사용하여 게시된 이벤트를 기반으로 작업을 트리거할 수 있습니다.

출처 : https://blog.voidmainvoid.net/233
https://s-core.co.kr/insight/view/redis-%EB%82%B4%EB%B6%80-%EB%8F%99%EC%9E%91-%EC%9B%90%EB%A6%AC%EC%99%80-%EC%B5%9C%EC%A0%81%ED%99%94-%EB%B0%A9%EC%95%88/
https://velog.io/@mon99745/Redis%EB%9E%80