Redis 개요

대규모 트래픽 처리의 핵심 과제는 다음과 같습니다:

• 수백만 사용자의 동시 접속
• 초당 수십만 건 이상의 요청 처리

기존 관계형 데이터베이스는 조인 연산 등 강력한 기능을 제공하지만 성능 한계가 명확합니다. 특히 디스크 I/O 병목 현상과 확장성 부족으로 인해 대용량 분산 환경에서 어려움을 겪습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 NoSQL입니다. 메모리 기반 저장소를 활용하여 디스크 접근 빈도를 줄이고, 데이터 간 관계를 단순화하여 확장성을 극대화하는 방식입니다.

NoSQL 데이터베이스란?

NoSQL은 "Not Only SQL"의 약자로, 전통적인 SQL 기반 시스템 외에도 다양한 데이터 저장 구조를 지원하는 데이터베이스 패러다임을 의미합니다. 웹 2.0 시대에 맞춰 대용량 실시간 데이터 처리 요구사항을 충족하기 위해 발전했습니다.

RDBMS vs NoSQL 비교

주요 NoSQL 제품군

1. 키-값 저장소: Redis, DynamoDB
2. 문서형 저장소: MongoDB, Couchbase
3. 컬럼 패밀리: Cassandra, HBase
4. 그래프 데이터베이스: Neo4j, Amazon Neptune

Redis 특징

Redis(REmote DIctionary Server)는 ANSI C로 작성된 오픈소스 고성능 키-값 저장소입니다.

• 단일 스레드 아키텍처
• 읽기 110,000 ops, 쓰기 81,000 ops 성능
• 5가지 기본 데이터 타입 지원(string, hash, list, set, sorted set)
• 영속성(persistence) 기능 제공

Redis 서버 실행

# 서버 시작
redis-server.exe redis.windows.conf

# 클라이언트 연결
redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379

기본 명령어

# 데이터 저장
SET username "홍길동"

# 데이터 조회
GET username

# 여러 키 저장
MSET key1 "value1" key2 "value2"

# 키 삭제
DEL username

# 도움말 확인
HELP @string

데이터 타입별 활용

String 타입

# 기본 조작
SET counter 100
INCR counter          # 101
DECRBY counter 5      # 96
GETRANGE message 0 4  # 부분 문자열 추출

# TTL 설정
SETEX session_token 3600 "abc123"
TTL session_token     # 남은 시간 확인

Hash 타입

# 객체 저장
HSET user:1001 name "김철수" email "kim@example.com"
HMSET user:1002 name "박영희" age 28

# 필드 조회
HGET user:1001 name
HGETALL user:1001

# 숫자 필드 증감
HINCRBY user:1001 login_count 1

List 타입

# 큐/스택 연산
LPUSH task_queue "job1" "job2"
RPUSH task_queue "job3"

LPOP task_queue    # job2
RPOP task_queue    # job3

# 범위 조회
LRANGE task_queue 0 -1

Set 타입

# 집합 연산
SADD news_category "sports" "politics" "tech"
SADD user_interests "sports" "music" "travel"

# 교집합/합집합
SINTER news_category user_interests  # sports
SUNION news_category user_interests

Sorted Set 타입

# 점수 기반 정렬
ZADD leaderboard 100 "player1" 85 "player2" 120 "player3"
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
ZREVRANGE leaderboard 0 2         # 상위 3명

Jedis 클라이언트 사용

<!-- Maven 의존성 -->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.3.1</version>
</dependency>

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RedisConnectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        try (Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379)) {
            System.out.println("서버 상태: " + jedis.ping());
            
            // 문자열 작업
            jedis.set("greeting", "안녕하세요");
            System.out.println(jedis.get("greeting"));
            
            // 리스트 작업
            jedis.lpush("tasks", "할일1", "할일2");
            System.out.println(jedis.lrange("tasks", 0, -1));
        }
    }
}

Spring Boot 통합

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

@Configuration
public class RedisConfig {
    
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> objectRedisTemplate(
            RedisConnectionFactory factory) {
        
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory);
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        return template;
    }
}

@Service
public class CacheService {
    
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    
    public void saveUser(User user) {
        redisTemplate.opsForValue().set("user:" + user.getId(), user, 1, TimeUnit.HOURS);
    }
    
    public User getUser(Long id) {
        return (User) redisTemplate.opsForValue().get("user:" + id);
    }
    
    public void addToCart(Long userId, Product product) {
        String key = "cart:" + userId;
        redisTemplate.opsForList().leftPush(key, product);
    }
}