[AZ-204] Azure Cache for Redis

게시 2025/01/05

10 분읽는 시간

Azure Cahe for Redis

시스템의 성능 및 확장성을 개선하는데 사용되는 캐싱기술 Application의 응답 시간을 훨씬 향상하는데 도움을 준다.

Azure에서는 Redis를 사용하여 이러한 서비스를 제공한다.

Azure Redis 주요 사용 패턴

데이터 캐시

데이터베이스는 너무 커서 캐시로 직접 로드하지 않고 필요한 부분(자주 사용하는) 부분을 메모리에 저장하여 빠르게 읽을 수 있게 하는 전략이다.

주로 캐시 배제 전략을 사용하여 캐시에 데이터를 로드한다.

캐시 배제 패턴이란? Cahce Miss가 발생하면 데이터를 cache에 저장하고 데이터에 변화가 감지되면 cache를 무효화하는 전략

콘텐츠 캐시

해더나 바닥글 같은 곳은 정적 항목으로 변화가 없기에 캐시화한다.

세션저장소

사용자의 세션을 저장하는 기록 데이터로 사용될 수 있다. 일반적으로는 쿠키에 저장하지만 너무 큰 쿠키 저장소는 성능 저하를 유발한다. Azure Cahe for Redis를 사용해 저장하는 방식이 사용된다.

작업 및 메세지 큐

AP의 요청에 작업을 추가하고 다른 서버에 순서대로 처리되도록 큐를 구성한다.

분산 트랜잭션

AP의 원자성 작업을 보장하기 위해 일련믜 명령을 저장하고 롤백하여야한다. 이러한 명령의 일괄 처리 실행을 위해 단일 트랜잭션을 지원한다.

서비스 계층

Azure Cache for Redis는 아래와 같은 계층으로 사용이 가능하다.

Basic : 단일 VM을 통해 OSS Redis 캐시
Standard : 복제된 구성의 두가지 VM OSS Redis 캐시
Premium : 고성능 OSS Redis 캐시, 강력한 VM
Enterprise : 높은 가용성, redis enterprise sw로 구동되는 캐, Redis 모듈 지원 (RediSearch, RedisBloom 등의 기능을 지원)
Enterprise Flash : 대용량 캐시 VM의 DRAM보다 저렴한 비휘발성 메모리로 확장

일반적으로 캐시는 휘발성 메모리이지만 Azure의 데이터 지속성을 제공하여 데이터 손실을 방지할 수 있다.

Redis 모듈이란? 일반적인 Redis 명령 이외에 모듈을 통해 복잡한 연산을 수행 할 수 있다. 거기에는 RediSearch, RedisBloom 등의 모듈이 존재하며 대규모 AP의 데이터 인덱싱, 고속 JSON I/O, 머신 러닝의 사용 등에 기용된다.

Azure Redis 메모리 관리

제거(Eviction) 정책

Azure Redis는 AP단에서 작동하는 제거(Eviction) 정책을 사용하는데 기본 정책은 volatile-lru로 EXPIRE 명령으로 설정된 TTL이 있는 Key만 제거 대상이다. -> Key에 TTL 값이 없으면 일반적으로 제거 대상이 아니다

만약 메모리 부족으로 시스템에서 주기적으로 Key를 제거해야하는 경우 allkeys-lru 정책을 사용할 수도 있다.

주요 제거(Eviction) 정책

volatile-lru: TTL이 설정된 키 중 가장 최근에 덜 사용된 키를 제거
volatile-ttl: TTL 만료 시간에 가장 가까운 키를 제거
volatile-random: TTL이 설정된 키 중 랜덤
allkeys-lru: 모든 키 중 가장 최근에 덜 사용된 키
allkeys-random: 모든 키 중 임의의 키 제거
noeviction: 키를 제거하지 않고 메모리를 추가 할당함

요청의 인기도가 거듭 제곱일 경우 allkeys-lru를 사용한다. (일부 요소가 나머지 보다 아득히 자주 엑세스 될것이라 예상 될 경우)

예약 메모리 관리 지정

maxmemory-reversed를 설정하여 Redis 안의 사용가능한 메모리 중 일부를 예약(reserve)하여 비 Redis 작업에 사용하도록 설정한다. 이를 통해 메모리 부족으로 인한 Redis OOM을 방지한다.

주로 쓰기 작업이 많은 워크로드 및 100kb이상을 캐시에 저장하는 경우에 주로 설정된다.

메모리 영속성 설정

메모리 기반 데이터 저장소이지만, 데이터의 영속성(presistence)를 유지하기 위해 사용되는 방식

RDB (데이터 영역 중복성 불가)

스냅샷 방식으로 Redis의 데이터를 바이너리 파일 형태로 디스크에 저장 저장 및 성능 효율성이 좋지만 데이터 유실 가능성이 존재한다.

AOP

모든 명령어를 로그파일에 저장 저장 및 성능은 떨어지지만 데이터의 영속성이 보장되어진다.

실습

ss 아래 코드는 Java에서 Redis를 사용하고 이를 Azure Redis에 저장하는 방식이다.

  
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class AzureRedisExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Azure Redis Cache 연결 
        String redisHost = "{Azure Redis 주소}"; // Azure Redis Cache 호스트
        String redisKey = "{엑세스키}"; // 액세스 키

        // Redis 연결
        try (Jedis jedis = new Jedis(redisHost, 6380, true)) {
            jedis.auth(redisKey); // 인증
            jedis.ping(); // 연결 확인

            System.out.println("Azure Redis Cache에 연결되었습니다.");

            // 데이터 저장
            jedis.set("exampleKey", "Hello, Azure Redis!");
            System.out.println("데이터 저장 완료: " + jedis.get("exampleKey"));

            // 데이터 갱신
            jedis.set("exampleKey", "Updated Value");
            System.out.println("데이터 갱신 완료: " + jedis.get("exampleKey"));

            // 데이터 삭제
            jedis.del("exampleKey");
            System.out.println("데이터 삭제 완료: " + jedis.get("exampleKey"));
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Redis 연결 실패: " + e.getMessage());
        }
    }
}

값에 만료 시간 추가

캐싱된 값은 일반적으로 시간이 흐르면 사라져야한다. 이를 위해 TTL을 적용하는 것은 중요하다! 만약 Redis 서버가 중지된 상태로 남아 있으면 만료에 대한 정보까지 복제 되어 디스크에 보관되어진다.

Java의 TTL 설정

  
jedis.setex("tempKey", 300, "This will expire in 300 seconds");

Azure Content Delivery Network

전 세계에 걸쳐 배포된 노드에 콘텐츠를 캐시하여 사용자 성능 및 사용자 환경을 향상한다. 이러한 에지 서버 방식을 사용해 원본 서버로 전송되는 트래픽의 양을 감소 시킨다. (이러한 CDN 프로필은 구독 유형에 따라 제한됨)

어느날 Alice는 하나의 File을 요청하였다. DNS는 이를 사용해서 가장 성능이 좋은 PoP위치로 라우팅 하였다.

POP의 Edge 서버에 캐시 파일이 없다면 POP은 이를 원본 서버에 요청을한다. 원본 서버로부터 정보를 받은 POP은 이 파일을 캐싱하고 요청에 대한 응답을 Alice에게 반환한다. 이 파일을 TTL 기간 동안 유지되며(7일) 추후 다른 사용자가 이 파일을 요청하면 원본서버를 참조하지 않고 POP에서 전송해준다.

캐싱 동작 제어

Azure CDN의 캐시되는 방식은 두 가지 방식을 기준으로 제공되어진다.

캐싱 규칙은 사용자가 지정한 캐싱 규칙으로 전역 캐싱 규칙은 엔드포인트에 영향을 주는 전역 캐싱 규칙을 설정한다. 사용자 지정 캐싱 규칙은 각 엔드 포인트마다 설정하며 특정 경로 및 확장명과 일치되어 순서대로 처리한다.

쿼리 문자열 캐싱은 쿼리 문자열을 사용해 캐싱을 처리하는 방식이다.

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