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02_Redis

Properties2
tags지식, 데이터베이스
aliases04-지식/데이터베이스/02_NoSQL/02_Redis, 04-지식/데이터·시스템설계/02_Redis, 04-지식/개발/데이터·시스템설계/02_Redis

11 min read

Redis 개요

Redis란?

**Redis (Remote Dictionary Server)**는 오픈소스 인메모리 데이터 구조 저장소로, Key-Value 형태의 NoSQL 데이터베이스입니다. 메모리에 데이터를 저장하여 매우 빠른 성능을 제공하며, 캐싱, 세션 관리, 메시지 브로커 등 다양한 용도로 사용됩니다.

Redis의 특징

1. 인메모리 저장

  • 데이터를 RAM에 저장
  • 디스크 I/O 없이 매우 빠른 성능
  • 마이크로초 단위 응답 시간

2. 다양한 데이터 타입

  • String, List, Set, Sorted Set, Hash
  • Bitmaps, HyperLogLog, Streams
  • 다양한 데이터 구조 지원

3. 영속성 옵션

  • RDB (스냅샷)
  • AOF (Append Only File)
  • 영속성과 성능 사이 선택 가능

4. 고가용성

  • Redis Sentinel (고가용성)
  • Redis Cluster (분산)
  • 복제(Replication) 지원

5. 원자성 연산

  • 모든 명령어가 원자적
  • 트랜잭션 지원
  • Lua 스크립트 실행

Redis 설치

Linux (Ubuntu/Debian)

# 패키지 업데이트
sudo apt update
 
# Redis 설치
sudo apt install redis-server
 
# Redis 시작
sudo systemctl start redis-server
sudo systemctl enable redis-server
 
# Redis 상태 확인
redis-cli ping

Linux (CentOS/RHEL)

# EPEL 저장소 추가
sudo yum install epel-release
 
# Redis 설치
sudo yum install redis
 
# Redis 시작
sudo systemctl start redis
sudo systemctl enable redis

macOS

# Homebrew를 통한 설치
brew install redis
 
# Redis 시작
brew services start redis

Docker

# Redis 컨테이너 실행
docker run -d -p 6379:6379 --name redis redis:latest
 
# Redis CLI 접속
docker exec -it redis redis-cli

Redis 기본 명령어

연결 및 기본 명령

# Redis CLI 접속
redis-cli
 
# 서버 연결 테스트
PING
# 응답: PONG
 
# 서버 정보
INFO
 
# 모든 키 목록 (주의: 프로덕션에서 사용 금지)
KEYS *
 
# 키 개수
DBSIZE
 
# 키 존재 확인
EXISTS key
 
# 키 삭제
DEL key
 
# 키 만료 시간 설정
EXPIRE key 60  # 60초 후 만료
TTL key        # 남은 시간 확인

String (문자열)

# 값 설정
SET mykey "Hello Redis"
 
# 값 가져오기
GET mykey
 
# 값이 없을 때만 설정
SETNX mykey "value"
 
# 값 증가/감소
INCR counter
DECR counter
INCRBY counter 10
 
# 여러 값 설정/가져오기
MSET key1 "value1" key2 "value2"
MGET key1 key2
 
# 문자열 일부 가져오기
GETRANGE mykey 0 4

List (리스트)

# 왼쪽에 추가
LPUSH mylist "item1"
LPUSH mylist "item2"
 
# 오른쪽에 추가
RPUSH mylist "item3"
 
# 왼쪽에서 제거
LPOP mylist
 
# 오른쪽에서 제거
RPOP mylist
 
# 리스트 조회
LRANGE mylist 0 -1  # 전체 조회
 
# 리스트 길이
LLEN mylist
 
# 인덱스로 값 가져오기
LINDEX mylist 0

Set (집합)

# 값 추가
SADD myset "member1"
SADD myset "member2"
 
# 모든 멤버 조회
SMEMBERS myset
 
# 멤버 존재 확인
SISMEMBER myset "member1"
 
# 멤버 제거
SREM myset "member1"
 
# 집합 크기
SCARD myset
 
# 교집합
SINTER set1 set2
 
# 합집합
SUNION set1 set2
 
# 차집합
SDIFF set1 set2

Sorted Set (정렬된 집합)

# 점수와 함께 추가
ZADD leaderboard 100 "player1"
ZADD leaderboard 200 "player2"
 
# 점수 범위로 조회
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
 
# 역순 조회
ZREVRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
 
# 점수 조회
ZSCORE leaderboard "player1"
 
# 순위 조회
ZRANK leaderboard "player1"
ZREVRANK leaderboard "player1"
 
# 점수 범위로 개수 조회
ZCOUNT leaderboard 100 200

Hash (해시)

# 필드 설정
HSET user:1001 name "John" email "john@example.com"
 
# 필드 가져오기
HGET user:1001 name
 
# 모든 필드 가져오기
HGETALL user:1001
 
# 여러 필드 설정
HMSET user:1001 name "John" age 30
 
# 필드 존재 확인
HEXISTS user:1001 name
 
# 필드 삭제
HDEL user:1001 email
 
# 모든 필드 이름
HKEYS user:1001
 
# 모든 값
HVALS user:1001

Redis 고급 기능

Pub/Sub (발행/구독)

# 채널 구독
SUBSCRIBE news
 
# 다른 터미널에서 메시지 발행
PUBLISH news "Hello World"
 
# 패턴 구독
PSUBSCRIBE news.*
 
# 구독 취소
UNSUBSCRIBE news

트랜잭션

# 트랜잭션 시작
MULTI
 
# 명령어 추가
SET key1 "value1"
SET key2 "value2"
INCR counter
 
# 트랜잭션 실행
EXEC
 
# 트랜잭션 취소
DISCARD

Lua 스크립트

# Lua 스크립트 실행
EVAL "return redis.call('GET', KEYS[1])" 1 mykey
 
# 스크립트 파일 실행
redis-cli --eval script.lua key1 key2 , arg1 arg2

파이프라인

# 여러 명령어를 한 번에 실행
(echo -en "PING\r\nPING\r\nPING\r\n"; sleep 1) | nc localhost 6379

Redis 영속성

RDB (스냅샷)

# redis.conf 설정
save 900 1      # 900초 동안 1개 이상 변경 시 저장
save 300 10     # 300초 동안 10개 이상 변경 시 저장
save 60 10000   # 60초 동안 10000개 이상 변경 시 저장
 
# 수동 스냅샷
BGSAVE
SAVE

AOF (Append Only File)

# redis.conf 설정
appendonly yes
appendfsync everysec  # 매초마다 동기화
# appendfsync always  # 항상 동기화 (느림)
# appendfsync no      # OS에 맡김 (빠름)

Redis 복제 (Replication)

마스터-슬레이브 설정

# 슬레이브 서버에서
SLAVEOF 192.168.1.100 6379
 
# 또는 redis.conf
replicaof 192.168.1.100 6379
 
# 복제 정보 확인
INFO replication

Redis Sentinel (고가용성)

Sentinel 설정

# sentinel.conf
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 10000

Sentinel 실행

redis-sentinel sentinel.conf

Redis Cluster (분산)

클러스터 설정

# 클러스터 노드 생성
redis-cli --cluster create \
  127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 \
  127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 \
  --cluster-replicas 1
 
# 클러스터 정보
redis-cli -c -p 7000 CLUSTER INFO
 
# 노드 정보
redis-cli -c -p 7000 CLUSTER NODES

Redis 사용 사례

1. 캐싱

# Python 예시
import redis
 
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
 
# 캐시 설정
r.setex('user:1001', 3600, 'user_data')  # 1시간 만료
 
# 캐시 가져오기
user_data = r.get('user:1001')

2. 세션 관리

# 세션 저장
r.setex('session:abc123', 1800, session_data)  # 30분 만료
 
# 세션 조회
session = r.get('session:abc123')

3. 카운터

# 페이지 조회수
INCR page:views:article:1001
 
# 일일 사용자 수
PFADD daily:users:2024-01-01 user:1001
PFCOUNT daily:users:2024-01-01

4. 실시간 랭킹

# 점수 추가
ZADD leaderboard 100 "player1"
ZADD leaderboard 200 "player2"
 
# 상위 10명 조회
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES

5. 메시지 큐

# 메시지 추가
LPUSH queue:emails "email_data"
 
# 메시지 처리
RPOP queue:emails

Redis 성능 최적화

1. 메모리 최적화

# 메모리 사용량 확인
INFO memory
 
# 메모리 정리
MEMORY PURGE
 
# 큰 키 찾기
redis-cli --bigkeys

2. 연결 풀링

# Python 연결 풀 사용
import redis
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379, db=0)
r = redis.Redis(connection_pool=pool)

3. 파이프라인 사용

# 여러 명령어를 한 번에 실행
pipe = r.pipeline()
pipe.set('key1', 'value1')
pipe.set('key2', 'value2')
pipe.execute()

4. 적절한 데이터 타입 선택

  • String: 단순 값
  • Hash: 객체 표현
  • List: 큐, 스택
  • Set: 고유 값 집합
  • Sorted Set: 순위, 범위 쿼리

Redis 모니터링

명령어

# 실시간 통계
MONITOR
 
# 서버 정보
INFO
 
# 특정 섹션 정보
INFO memory
INFO stats
INFO clients
 
# 느린 쿼리 로그
SLOWLOG GET 10

메트릭

  • 메모리 사용량
  • 연결 수
  • 명령어 실행 횟수
  • 키 개수
  • 히트율 (Hit Rate)

Redis 보안

비밀번호 설정

# redis.conf
requirepass your_password
 
# 연결 시
redis-cli -a your_password

네트워크 보안

# 특정 IP만 허용
bind 127.0.0.1
 
# 방화벽 설정
# 포트 6379 접근 제한

명령어 비활성화

# 위험한 명령어 비활성화
rename-command FLUSHDB ""
rename-command FLUSHALL ""
rename-command CONFIG ""

Redis 모범 사례

1. 키 네이밍

  • 명확하고 일관된 네이밍
  • 콜론(:)으로 계층 구조 표현
  • 예: user:1001:profile, session:abc123

2. 만료 시간 설정

  • 모든 키에 적절한 TTL 설정
  • 메모리 누수 방지
  • SETEX, EXPIRE 활용

3. 메모리 관리

  • 최대 메모리 설정
  • LRU 정책 사용
  • 큰 키 모니터링

4. 연결 관리

  • 연결 풀 사용
  • 적절한 타임아웃 설정
  • 연결 수 모니터링

5. 백업

  • RDB 스냅샷 정기적 생성
  • AOF 활성화
  • 백업 파일 검증

Redis의 장점

  • 매우 빠른 성능: 인메모리 저장으로 마이크로초 단위 응답
  • 다양한 데이터 타입: 다양한 데이터 구조 지원
  • 원자성 연산: 모든 명령어가 원자적
  • 고가용성: Sentinel, Cluster 지원
  • 풍부한 기능: Pub/Sub, Lua 스크립트 등

Redis의 단점

  • 메모리 제한: RAM 크기에 제한
  • 데이터 손실 위험: 메모리 기반으로 인한 위험
  • 비용: 대용량 메모리 필요
  • 복잡한 쿼리: 단순한 Key-Value 쿼리만 지원

참고

  • Redis는 캐싱과 세션 관리에 최적화된 도구입니다
  • 메모리 관리를 신중하게 계획하세요
  • 적절한 만료 시간을 설정하여 메모리 누수를 방지하세요
  • 프로덕션 환경에서는 고가용성 구성을 고려하세요
  • 정기적인 모니터링과 백업이 필수입니다

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