REDIS

Redis #.2 트랜잭션과 데이터 타입

teinam 2019-09-19updated 09-20 4 MIN

SET 과 GET

가장 기본이 되는 명령은 문자열 키에 값을 쓰고 읽는 SET 과 GET 입니다.

SET: 키에 값을 저장합니다. 키와 값, 두 개의 인자가 필요합니다.
GET: SET 으로 저장한 값을 읽습니다.

간단하게 웹 주소를 단축하는 키 값을 추가해 봅니다.

127.0.0.1:6379> set ral https://rastalion.dev
OK
127.0.0.1:6379> get ral
"https://rastalion.dev"

여러 키를 읽을 때는 GET 을 반복하는 대신 MGET 을 씁니다. 서버 왕복이 한 번으로 줄어 네트워크 트래픽도 줄어듭니다.

127.0.0.1:6379> set gog https://google.co.kr
OK
127.0.0.1:6379> set nav https://www.naver.com
OK
127.0.0.1:6379> mget ral gog nav
1) "https://rastalion.dev"
2) "https://google.co.kr"
3) "https://www.naver.com"
127.0.0.1:6379>

MGET 은 여러 키를 받아서 요청한 키 순서대로 값을 배열로 반환합니다.

숫자 연산

공식 문서는 문자열 타입의 값을 바이트 시퀀스로 설명합니다. 숫자만 담긴 문자열은 INCR 계열 명령이 정수로 해석해 계산합니다.

127.0.0.1:6379> set number 1
OK
127.0.0.1:6379> incr number
(integer) 2
127.0.0.1:6379> get number
"2"
127.0.0.1:6379>

GET 은 number 를 문자열로 반환하지만, INCR 은 같은 값을 정수로 읽고 1을 증가시킵니다.

INCR: 값에 1을 더함
DECR: 값에서 1을 뺌
INCRBY: 지정한 정수를 더함
DECRBY: 지정한 정수를 뺌

트랜잭션

MULTI: 트랜잭션을 시작합니다. 이후 입력한 명령은 실행되지 않고 큐에 쌓이며 QUEUED 를 응답합니다.
EXEC: 큐에 쌓인 명령을 순서대로 실행하고, 각 명령의 응답을 배열로 반환합니다.
DISCARD: 큐를 비우고 트랜잭션 문맥에서 빠져나옵니다.
WATCH: 지정한 키를 감시해서 EXEC 실행을 조건부로 만듭니다.

공식 문서는 트랜잭션이 두 가지를 보장한다고 적습니다. 첫째, 트랜잭션 안의 명령은 직렬화되어 순서대로 실행되고 다른 클라이언트의 요청이 그 중간에 끼어들지 않습니다. 둘째, EXEC 를 호출하기 전에 연결이 끊기면 어떤 명령도 실행되지 않고, EXEC 가 서버에 도달하면 모든 명령이 실행됩니다.

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set fb https://facebook.com
QUEUED
127.0.0.1:6379> incrby number 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) (integer) 12
127.0.0.1:6379> get number
"12"
127.0.0.1:6379> mget number fb
1) "12"
2) "https://facebook.com"
127.0.0.1:6379>

오류가 나는 두 지점

명령이 실패할 수 있는 지점은 두 곳입니다.

첫째는 큐에 쌓는 단계입니다. 명령 이름이 틀렸거나 인자 개수가 맞지 않는 문법 오류, maxmemory 설정에 걸린 메모리 부족이 여기에 해당합니다. 문법 오류가 있는 명령은 큐에 들어가지도 않습니다.

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> incr a b c
(error) ERR wrong number of arguments for 'incr' command

Redis 2.6.5 부터는 서버가 이 오류를 기억해 두고, EXEC 시점에 트랜잭션 실행을 거부하면서 오류를 반환하고 큐를 폐기합니다. 즉 큐잉 단계에서 한 번 실패하면 그 트랜잭션은 전체가 실행되지 않습니다.

둘째는 EXEC 이후 실행 단계입니다. 문자열 키에 리스트 명령을 쓰는 것처럼 자료형이 맞지 않는 연산이 여기에 해당합니다. 이때 Redis 는 나머지 명령을 멈추지 않습니다. 실패한 명령 자리에 오류 응답이 들어간 배열을 그대로 돌려주고, 다른 명령은 모두 실행됩니다.

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set a abc
QUEUED
127.0.0.1:6379> lpop a
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

롤백은 없습니다

공식 문서는 Redis 가 트랜잭션 롤백을 지원하지 않는다고 명시합니다. 롤백을 지원하면 Redis 의 단순함과 성능이 크게 희생된다는 이유입니다. 그래서 위 예제에서 LPOP 이 실패해도 앞서 실행된 SET 은 되돌아가지 않습니다. 부분 실패를 감지하고 보정하는 일은 애플리케이션 몫입니다.

DISCARD 는 롤백이 아닙니다. EXEC 를 호출하기 전에, 아직 실행되지 않은 큐를 버리는 명령입니다.

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set twt https://twitter.com
QUEUED
127.0.0.1:6379> decrby number 5
QUEUED
127.0.0.1:6379> discard
OK
127.0.0.1:6379> exec
(error) ERR EXEC without MULTI
127.0.0.1:6379>

DISCARD 로 큐가 비워지고 트랜잭션 문맥에서도 빠져나왔기 때문에, 이어서 EXEC 를 보내면 진행 중인 트랜잭션이 없다는 오류가 돌아옵니다. RDBMS 의 rollback 과 이름이 비슷해 보이지만, 커밋된 변경을 되돌리는 것이 아니라 아직 실행하지 않은 명령을 버리는 동작입니다.

WATCH 로 낙관적 락 걸기

값을 읽어서 계산한 뒤 다시 쓰는 작업은 MULTI 만으로는 안전하지 않습니다. 값을 읽는 GET 은 트랜잭션 밖에서 일어나므로, 읽은 시점과 EXEC 사이에 다른 클라이언트가 값을 바꿀 수 있습니다.

WATCH 는 이 구간을 감시합니다. WATCH 이후 EXEC 가 도달하기 전에 감시 중인 키가 하나라도 바뀌면 트랜잭션 전체가 취소되고 EXEC 는 nil 을 반환합니다. 여기서 말하는 변경에는 다른 클라이언트의 쓰기뿐 아니라 키 만료와 방출(eviction)도 포함됩니다.

127.0.0.1:6379> watch number
OK
127.0.0.1:6379> get number
"12"
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set number 13
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK

EXEC 가 nil 을 반환하면 값을 다시 읽고 처음부터 반복합니다. 이런 방식을 낙관적 락(optimistic locking)이라고 부릅니다. EXEC 를 보내면 성공 여부와 무관하게 감시가 모두 해제되고, 트랜잭션을 포기할 때는 UNWATCH 로 직접 해제할 수 있습니다.

문자열 키 하나를 조건부로 갱신하는 경우라면 Redis 8.4 부터 더 간단한 방법이 있습니다. SET 의 IFEQ 옵션은 값이 기대한 값과 같을 때만 갱신하고, DELEX 는 값이 바뀌지 않았을 때만 삭제합니다. 공식 문서는 이 방식이 WATCH 보다 단순하고 빠르다고 적습니다.

스크립트와 함수

공식 문서는 트랜잭션으로 할 수 있는 일은 스크립트로도 할 수 있고, 보통 스크립트가 더 단순하고 빠르다고 적습니다. EVAL 로 실행하는 Lua 스크립트는 트랜잭션처럼 동작하므로, 읽고 판단해서 쓰는 로직을 한 덩어리로 묶을 때 쓸 수 있습니다. Redis 7.0 부터는 FUNCTION LOAD 로 서버에 라이브러리를 등록해 두고 FCALL 로 호출하는 Redis Functions 도 선택지입니다.

데이터 타입

Redis 는 여러 자료형을 기본으로 제공합니다. 공식 문서가 Redis Open Source 의 자료형으로 나열하는 것은 다음과 같습니다.

자료형	설명
String	바이트 시퀀스. Bitmap·Bitfield 로 비트 단위 연산
List	삽입 순서를 유지하는 문자열 목록
Set	중복이 없고 정렬되지 않은 문자열 모음
Sorted Set	점수(score)로 순서를 유지하는 고유 문자열 모음
Hash	필드-값 쌍의 모음
Stream	추가만 가능한 로그
Geospatial index	반경이나 사각 범위로 위치 검색
JSON	계층 구조를 갖는 배열과 객체
Time series	타임스탬프가 붙은 데이터 포인트
Vector set	벡터 유사도 검색
확률형 자료형	Bloom filter, Cuckoo filter, Count-min sketch, HyperLogLog, t-digest, Top-K
Array	인덱스로 접근하는 희소 시퀀스

Stream 은 Redis 5.0 에서 추가되었습니다. JSON·Time series·확률형 자료형은 예전에 모듈로 따로 설치해야 했지만, Redis 8.0 이 Redis Stack 과 Community Edition 을 Redis Open Source 하나로 합치면서 모듈 없이 쓸 수 있게 되었습니다. Vector set 은 그 8.0 에서 베타로 추가된 자료형이고, Array 는 8.8 에서 추가되었습니다.

명령 이름에는 규칙이 있습니다. Set 명령은 S, Hash 는 H, Sorted Set 은 Z 로 시작합니다. List 명령은 연산 방향에 따라 왼쪽이 L, 오른쪽이 R 로 시작합니다.

컬렉션 하나가 담을 수 있는 원소 수에도 상한이 있습니다. 공식 문서는 Set 하나의 최대 크기를 2^32 - 1, 곧 4,294,967,295 멤버로 적습니다.

Hash

여러 속성을 가진 데이터는 키 이름에 콜론(:)을 넣어 구분하는 관례로 표현할 수 있습니다. 이 방식은 속성마다 키를 하나씩 쓰게 됩니다.

127.0.0.1:6379> MSET user:lion:name "Rasta Lion" user:lion:password qwer1234
OK
127.0.0.1:6379> MGET user:lion:name user:lion:password
1) "Rasta Lion"
2) "qwer1234"

Hash 를 쓰면 키 하나 안에 필드-값 쌍을 모아 둘 수 있습니다. HSET 은 필드-값 쌍을 여러 개 받고, 새로 추가된 필드 개수를 반환합니다.

127.0.0.1:6379> HSET user:cat name "Rasta Cat" password 1234qwer
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HVALS user:cat
1) "Rasta Cat"
2) "1234qwer"
127.0.0.1:6379>

NOTE — 예전 글과 예제에서 자주 보이는 HMSET 은 Redis 4.0 에서 폐기 예고되었습니다. HSET 이 같은 일을 하므로 HSET 을 씁니다. 반환값은 HMSET 이 OK, HSET 은 추가된 필드 개수라는 점이 다릅니다.

HVALS 는 해시에 저장된 값만 반환합니다. 필드 이름은 HKEYS, 필드와 값을 함께 읽으려면 HGETALL 을 씁니다. 필드 하나만 읽을 때는 HGET 에 필드 이름을 지정합니다.

127.0.0.1:6379> HGET user:cat password
"1234qwer"

Document 타입 DB 인 MongoDB 와 달리 Redis 의 Hash 는 중첩되지 않습니다. Hash 는 문자열 값만 저장할 수 있고, 값 자리에 다른 Hash 를 넣을 수 없습니다. List 도 마찬가지로 중첩할 수 없습니다.

HDEL: Hash 필드 삭제
HINCRBY: 정수 필드의 값을 주어진 값만큼 증가
HLEN: Hash 의 필드 개수 조회

이 밖에도 명령이 많습니다. 전체 목록은 https://redis.io/commands 를 참고하시기 바랍니다.

List

List 는 순서를 가진 값의 목록이라서 Queue 와 Stack 모두로 동작할 수 있습니다. Queue 는 FIFO(first in, first out), Stack 은 LIFO(last in, first out) 로 동작합니다. 리스트 중간에 값을 끼워 넣거나, 크기를 제한하거나, 리스트 사이에 값을 옮기는 연산도 있습니다.

127.0.0.1:6379> RPUSH lion:wishlist gog fb nav
(integer) 3

127.0.0.1:6379> LLEN lion:wishlist
(integer) 3

127.0.0.1:6379> LRANGE lion:wishlist 0 -1
1) "gog"
2) "fb"
3) "nav"
127.0.0.1:6379>

RPUSH: 리스트 오른쪽(끝)에 값을 추가
LLEN: 리스트의 크기를 출력
LRANGE: 시작과 끝 위치를 지정해 리스트의 일부를 읽음

List 연산의 인덱스는 0부터 시작합니다. 맨 왼쪽 첫 번째 요소가 1이 아니라 0입니다. 음수 인덱스는 끝(오른쪽)에서 앞쪽(왼쪽)으로 세는 위치를 뜻하며, -1이 맨 끝입니다.

LREM: 주어진 키에서 일치하는 값을 삭제합니다. 삭제할 개수를 함께 지정하며, 0을 주면 일치하는 값을 모두 삭제합니다. 음수를 주면 맨 끝에서부터 개수만큼 삭제합니다.

127.0.0.1:6379> LREM lion:wishlist 0 nav
(integer) 1
127.0.0.1:6379>

LPOP: 리스트 왼쪽(앞)에서 값을 꺼냄

127.0.0.1:6379> LPOP lion:wishlist
"gog"
127.0.0.1:6379>

wishlist 리스트에서 값을 꺼내 basket 리스트로 옮겨 보겠습니다. 리스트 사이에서 값을 옮기는 명령은 LMOVE 입니다.

127.0.0.1:6379> LMOVE lion:wishlist lion:basket RIGHT LEFT
"fb"
127.0.0.1:6379> LPOP lion:basket
"fb"

wishlist 의 맨 끝에 있던 fb 가 basket 의 맨 앞으로 이동했습니다. LMOVE 는 꺼내는 쪽과 넣는 쪽 방향을 각각 LEFT 또는 RIGHT 로 지정하므로 네 가지 조합을 모두 쓸 수 있고, 두 키가 같으면 리스트 회전이 됩니다.

NOTE — 오른쪽에서 꺼내 왼쪽에 넣는 조합만 제공했던 RPOPLPUSH 는 Redis 6.2 에서 폐기 예고되었습니다. 공식 문서는 LMOVE 가 그 자리를 대신하며 LMOVE source destination RIGHT LEFT 가 RPOPLPUSH 와 같다고 적습니다.

Blocking 명령

BRPOP 은 꺼낼 값이 생기기 전까지 블로킹하는 명령입니다. 키와 타임아웃(초)이 필요합니다.

창을 두 개 띄워서 각각 redis-cli 로 접속합니다.

1번 윈도우

127.0.0.1:6379> BRPOP stock 300

타임아웃은 300초, 곧 5분입니다. 5분 동안 stock 에 값이 들어오지 않으면 종료됩니다.

2번 윈도우에서 값을 넣습니다.

127.0.0.1:6379> LPUSH stock "50EA warehousing"
(integer) 1
127.0.0.1:6379>

입력과 동시에 1번 윈도우에 결과가 출력됩니다.

127.0.0.1:6379> BRPOP stock 300
1) "stock"
2) "50EA warehousing"
(62.65s)
127.0.0.1:6379>

2번 윈도우에서 입력한 값과 함께 블로킹된 시간이 출력됩니다. 반대 방향으로 기다리는 BLPOP, LMOVE 의 블로킹 형태인 BLMOVE(6.2), 여러 리스트 중 하나에서 꺼내는 BLMPOP(7.0) 도 있습니다. BRPOPLPUSH 역시 6.2 에서 폐기 예고되었으므로 BLMOVE 를 씁니다.

Set

Set 은 중복된 값이 없고 정렬되지 않은 데이터 모음입니다. 두 개 이상의 키 사이에서 합집합이나 교집합 같은 집합 연산을 할 때 씁니다.

SADD: Set 에 값을 추가
SMEMBERS: Set 이 가진 값을 출력
SINTER: 교집합
SDIFF: 차집합
SUNION: 합집합

127.0.0.1:6379> SADD blog rastalion.me umount.net
(integer) 2
127.0.0.1:6379>

blog 라는 Set 에 값 두 개가 추가되었습니다. SMEMBERS 로 blog Set 에 포함된 값을 조회합니다.

127.0.0.1:6379> SMEMBERS blog
1) "rastalion.me"
2) "umount.net"
127.0.0.1:6379>

homepages 라는 Set 을 하나 더 만듭니다.

127.0.0.1:6379> SADD homepages rastalion.me facebook.com
(integer) 2
127.0.0.1:6379> SMEMBERS homepages
1) "facebook.com"
2) "rastalion.me"
127.0.0.1:6379>

SINTER 로 두 Set 의 교집합을 찾습니다.

127.0.0.1:6379> SINTER blog homepages
1) "rastalion.me"
127.0.0.1:6379>

SDIFF 는 앞의 Set 에서 뒤의 Set 을 뺀 나머지를 반환합니다.

127.0.0.1:6379> SDIFF blog homepages
1) "umount.net"
127.0.0.1:6379>

SUNION 으로 두 Set 의 값을 모두 출력할 수도 있습니다.

127.0.0.1:6379> SUNION blog homepages
1) "facebook.com"
2) "rastalion.me"
3) "umount.net"
127.0.0.1:6379>

SUNIONSTORE: 합집합 결과를 새로운 Set 으로 저장
SINTERSTORE: 교집합 결과를 새로운 Set 으로 저장
SDIFFSTORE: 차집합 결과를 새로운 Set 으로 저장

127.0.0.1:6379> SUNIONSTORE favorite blog homepages
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SMEMBERS favorite
1) "facebook.com"
2) "rastalion.me"
3) "umount.net"
127.0.0.1:6379>

SMOVE: 한 Set 의 값을 다른 Set 으로 이동
SCARD: Set 의 값 개수를 카운트
SPOP: Set 에서 무작위로 값을 꺼냄
SREM: Set 에서 값을 삭제

List 와 달리 Set 에는 블로킹 명령이 없습니다. 값이 들어올 때까지 기다려야 한다면 List 의 BRPOP·BLMOVE 나 Sorted Set 의 BZPOPMIN·BZPOPMAX 를 씁니다.