[Redis] Data types

Key와 Value

Key

• binary와 text 저장 가능
• ex) "name", "123", "#!:()"
• 하나의 Key에 대해서 최대 512MB까지 설정이 가능

 

Value

• Strings
• Lists
• Sets
• Sorted sets
• Hashes
• Geospatial
• Bitmap

 

Key 관련 명령어

• SET key value
  • 특정 key에 value를 설정
  • 이미 key가 존재하면 기존 값을 덮어씀
• GET key
  • 특정 key의 값을 가져옴
  • key가 존재하지 않으면 nil을 반환
• DEL key [key ...]
  • 하나 이상의 key를 삭제함
  • 성공적으로 삭제된 key의 수 반환
  • 동기적으로 삭제 진행
    • 데이터를 모두 삭제하고 난 뒤에 응답이 온다.
    • 큰 데이터 구조를 삭제할 때 메모리 해제에 시간이 걸리기 때문에, 삭제 작업이 완료될 때까지 블로킹이 발생할 수 있다.
• UNLINK key [key ...]
  • Redis 4.0에 도입
  • 비동기적으로 삭제 진행
    • Lists, Sets와 같이 내부적으로 지워야 하는 대상 개수가 많다면 동기적인 삭제를 진행하는 데에 꽤 많은 시간이 소요될 수 있다.
    • 뒤에 대기하고 있던 요청들은 처리되지 못하고 응답 지연이 될 것이기 때문에, 이 명령어를 호출한 서비스나 웹 애플리케이션도 자연스럽게 지연된다.
    • 별도 스레드에서 삭제가 진행되므로, 메인 스레드가 블로킹되지 않는다.
    • Redis 서버의 응답성을 유지하는 데 매우 유리하다!
• EXISTS key
  • 특정 키가 존재하는지 확인
  • 존재하면 1, 존재하지 않으면 0을 반환
• EXPIRE key seconds
  • 특정 key에 대해 초 단위의 만료 시간을 설정
• TTL key
  • 특정 key의 TTL(Time To Live, 초 단위 만료 시간)을 반환
  • key가 만료되지 않도록 설정되어 있으면 -1, key가 존재하지 않으면 -2를 반환
• PERSIST key
  • key에 설정된 만료 시간을 제거하여 영구적으로 만듦
• RENAME oldkey newkey
  • 기존 key의 이름을 새로운 key로 변경함
• MEMORY USAGE key [SAMPLES count]
  • key: 메모리 사용량을 확인하고자 하는 Redis 키를 지정
  • SAMPLES count: 이 옵션은 큰 데이터 구조에서 메모리 사용량을 샘플링하여 추정하는 데 사용되며, 샘플 수를 지정하여 추정의 정확도를 조정할 수 있다. 기본적으로 이 옵션이 지정되지 않으면 Redis는 내부적으로 결정한 샘플링 개수를 사용한다.

 

실습

 

Strings

• 대표 기본 타입으로 바이너리, 문자 데이터를 저장
  • 바이너리 저장이 가능하므로, 이미지 저장이 가능
  • 백엔드에서 주로 JSON 포맷의 text 데이터를 저장
    • 애플리케이션에서 객체를 직렬화한 Serialized Object 저장하고 다루기도 좋다!
• 최대 512MB
• 증가, 감소에 대한 원자적 연산

 

주요 명령어

SETNX key value

• key가 존재하지 않을 경우에만 value를 설정
• NX: Not eXists

MGET key [key ...]

• 여러 key의 값을 한 번에 가져옴
• 한 번에 가져올 수 있다면, 한 번에 가져오는 것이 성능상 이득!

MSET key [key ...]

• 여러 key에 대해 한 번에 값을 설정함

INCR key

• key의 값을 1 증가시킴
• key의 값이 정수일 때만 사용 가능

INCRBY key increment

• key의 값을 increment 만큼 증가시킴

DECR key

• key의 값을 1 감소시킴
• key의 값이 정수일 때만 사용 가능

• DECRBY key decrement
  • key의 값을 decrement 만큼 감소시킴

 

실습

• 키에 여러 가지 정보를 함께 저장하기 위해 :를 사용
• ex) users:{ID 1번 유저}:email
• 다른 구분자를 사용해도 되나, 관용적으로 :이 많이 사용됨

• 증가, 감소에 대한 원자적 연산을 제공하기 위해 INCR, DECR 제공

예를 들어, 여러 클라이언트가 동시에 같은 counter 값을 증가시키려고 할 때, 원자적 연산이 없다면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

(의도는 counter를 2로 만드는 것이다.)

1. 클라이언트 A가 현재 값을 읽음 (ex. 0)

2. 클라이언트 B가 현재 값을 읽음 (ex. 0)

3. 클라이언트 A가 값을 1 증가시키고 저장함 (11)

4. 클라이언트 B가 이전에 읽은 값을 기반으로 1 증가시키고 저장함 (11, A의 변경이 덮어짐)

 

Lists

• 순서가 있는 문자열의 컬렉션
• 기본적으로 이중 연결 리스트로 구현되어 있음
• 순서가 유지되고, 양쪽 끝에서 요소를 빠르게 추가하거나 제거할 수 있음
• 중복된 요소를 허용
• Queue, Stack을 구현하는 데 사용

 

사용 사례

• 작업 큐
  • Redis Lists는 작업 큐를 구현하는 데 자주 사용
  • 작업을 리스트의 끝에 추가하고(LPUSH), 처리할 때 리스트의 다른 쪽에서 제거(RPOP)하여 FIFO 방식으로 큐를 처리할 수 있음
• 피드
  • SNS의 뉴스 피드와 같은 타임 라인 구현에 적합
  • 최신 업데이트를 리스트의 앞쪽에 추가하고, 과거 데이터는 뒤로 밀리는 구조를 구성할 수 있음
• 캐시
  • 특정 크기의 캐시를 유지하고, 초과할 경우 오래된 데이터를 삭제하는 용도로 사용할 수 있음

 

주요 명령어

LPUSH list_key value1 value2 ... valueN

• 리스트의 왼쪽으로 하나 이상의 요소를 추가

LPUSH mylist "world" "hello"

RPUSH list_key value1 value2 ... valueN

• 리스트의 오른쪽으로 하나 이상의 요소를 추가

RPUSH mylist "hello" "world"

LPOP list_key

• 리스트의 왼쪽에서 요소를 제거하고 반환

RPOP list_key

• 리스트의 오른쪽에서 요소를 제거하고 반환

LRANGE list_key start stop

• 리스트의 특정 범위 내 요소들을 반환

LRANGE mylist 0 -1 # 리스트의 모든 요소가 반환

LLEN list_key

• 리스트의 길이를 반환

LSET list_key index value

• 리스트의 특정 위치에 있는 요소를 새로운 값으로 설정

LREM list_key count value

• 리스트에서 지정된 값과 같은 요소를 제거

LTRIM list_key start stop

• 리스트를 지정된 범위로 잘라냄
• 지정된 범위 이외의 요소는 모두 삭제됨

 

실습

 

Sets

• 순서 없음: Sets는 순서를 보장하지 않으며, 요소들은 무작위로 저장
• 데이터 타입: Sets는 문자열을 요소로 가지며, 각 요소는 고유

 

사용 사례

• SNS 친구 목록, 팔로워 목록
• 블랙리스트
• 추천 시스템
• Tags

 

주요 명령어

SADD: 하나 이상의 요소를 집합에 추가

SADD myset "hello" "world"

SREM: 집합에서 하나 이상의 요소를 제거

SREM myset "hello"

SMEMBERS: 집합의 모든 요소를 반환

SMEMBERS myset

SISMEMBER: 특정 요소가 집합에 있는지 확인

SISMEMBER myset "world"

SUNION: 두 개 이상의 집합의 합집합을 반환

SUNION myset myotherset

SINTER: 두 개 이상의 집합의 교집합을 반환

SINTER myset myotherset

SDIFF: 두 개 이상의 집합의 차집합을 반환

SDIFF myset myotherset

SRANDMEMBER: 집합에서 무직위로 하나 또는 여러 개의 요소를 반환

SRANDMEMBER myset 2

SPOP: 집합에서 무직위로 하나의 요소를 제거하고 반환

SPOP myset

SCARD: 지정된 집합의 요소 수를 반환(CARD: Cardinality, 집합의 크기)

SADD myset "apple" "banana" "cherry"

 

실습

 

Sorted sets

• 중복이 없는 값: Sorted Sets는 Set과 같이 중복을 허용하지 않는 유일한 값들을 저장
• 점수 기반 정렬: 값들은 점수에 따라 자동으로 오름차순으로 정렬되며, 동일한 점수의 값들은 사전순으로 정렬
• 빠른 조회: 특정 점수 범위의 값들을 빠르게 조회할 수 있음

 

사용 사례

• Leader Board
• Rate limit

 

주요 명령어

ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]

• 요소를 추가하거나, 이미 존재하는 요소의 점수를 업데이트

ZADD leaderboard 100 "user1" 200 "user2"

ZREM key member [member ...]

• 하나 이상의 요소를 삭제

ZREM leaderboard "user1"

ZSCORE key member

• 특정 요소의 점수를 반환

ZSCORE leaderboard "user2"

ZRANK key member

• 요소의 순위를 반환(오름차순)

ZRANK leaderboard "user2"

ZREVRANK key member

• 요소의 순위를 반환(내림차순)

ZREVRANK leaderboard "user2"

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

• 특정 범위의 요소들을 조회(점수 기준 오름차순)
• 6.2: REV, BYSCORE, BYLEX and LIMIT option

ZRANGE leaderboard 0 1 WITHSCORES

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

• 특정 범위의 요소들을 조회(점수 기준 내림차순)

ZREVRANGE leaderboard 0 1 WITHSCORES

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

• 특정 점수 범위 내의 요소들을 조회

ZRANGEBYSCORE leaderboard 100 200 WITHSCORES

ZREVRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

• 특정 점수 범위 내의 요소들을 내림차순으로 조회

ZREVRANGEBYSCORE leaderboard 200 100 WITHSCORES

ZINCRBY key increment member

• 요소의 점수를 증가

ZINCRBY leaderboard 50 "user2"

ZCARD key

• 집합의 요소 개수를 반환

ZCOUNT key min max

• 특정 점수 범위 내의 요소 개수를 반환

 

실습

 

Hashes

• 필드와 값을 쌍으로 저장하는 데이터 구조
• 필드(field): 해시 내에서 고유한 키로 필드명은 문자열로 표현
• 값(value): 필드와 연결된 데이터로, 다양한 문자열 값이 될 수 있음

 

사용 사례

• 구성 설정 저장

 

주요 명령어

HSET: 해시에 필드와 값을 설정

HSET myhash field1 "Hello"

HSETNX: 필드가 존재하지 않을 때만 값을 설정

HSETNX myhash field1 "Hello"

HGET: 특정 필드의 값을 반환

HGET myhash field1

HGETALL: 모든 필드의 값을 반환

HGETALL myhash

HMSET/HSET

• 여러 필드와 값을 한 번에 설정
• Redis 4.0부터는 HSET으로 대체됨

HSET myhash field1 "Hello" field2 "World"

HDEL: 하나 이상의 필드를 삭제

HDEL myhash field1

HEXISTS: 특정 필드가 해시에 존재하는지 확인

HEXISTS myhash field1

HLEN: 해시의 필드 개수를 반환

HLEN myhash

HINCRBY: 필드의 값을 정수만큼 증가시킴

HINCRBY myhash field1 5

 

 

실습

 

Geospatial

• 공간 정보를 효율적으로 저장하고 검색하는 데 사용
• 지리적 좌표(위도, 경도)를 다루는 다양한 명령어를 통해 주변 검색, 거리 계산 등을 수행할 수 있음

 

사용 사례

• 위치 기반 서비스
• 실시간 위치 추적
• 물류 및 배송 관리

 

주요 명령어

GEOADD key longitude latitude member

• 지리적 좌표를 추가

GEOADD cities 13.361389 38.115556 "Palermo"

GEOPOS key member

• 특정 멤버의 지리적 좌표를 반환

GEOPOS cities "Palermo"

GEODIST key member1 member2 [unit]

• 두 지점 간의 거리 계산

GEODIST cities "Palermo" "Catania" km

GEORADIUS key longitude latitude radius unit [options]

• 특정 지점을 중심으로 반경 내에 있는 모든 멤버를 검색

GEORADIUS cities 15 37 200 km

GEORADIUSBYMEMBER key member radius unit [options]

• 특정 멤버를 중심으로 반경 내에 있는 모든 멤버를 검색

GEORADIUSBYMEMBER cities "Palermo" 200 km

GEOHASH key member

• 지정된 멤버의 GeoHash 값을 반환

GEOHASH cities "Palermo"

GEOSEARCH key [FROMMEMBER|FROMLONLAT] [BYRADIUS|BYBOX] radius unit

• 조건에 맞는 지리적 요소를 검색

GEOSEARCH cities FROMMEMBER "Palermo" BYRADIUS 200 km

GEOSEARCHSTORE destkey key [FROMMEMBER|FROMLONLAT] [BYRADIUS|BYBOX] radius unit

• 검색 결과를 다른 key에 저장

GEOSEARCHSTORE nearby cities FROMMEMBER "Palermo" BYRADIUS 200 km

 

실습

 

Bitmap

• 0 또는 1의 값으로 이루어진 비트열
• 메모리를 적게 사용하여 대량의 데이터 저장에 유용

 

사용 사례

• 사용자 활동 추적: 특정 이벤트가 발생했는지를 비트맵으로 추적하여, 빠르게 대량의 사용자 데이터를 처리할 수 있음
• 유티크 카운팅: 특정 기간 동안의 유니크 이벤트 수를 비트맵으로 추적하여, 메모리 효율적으로 카운팅할 수 있음

 

주요 명령어

SETBIT key offset value

• 특정 키의 비트맵에서 offset 위치에 비트맵을 설정
• value는 0 또는 1

SETBIT user:1001:login 10 1

GETBIT key offset

• 특정 키의 비트맵에서 offset 위치의 비트 값을 가져옴

GETBIT user:1001:login 10

BITCOUNT key [start] [end]

• 비트맵에서 1로 설정된 비트 수를 계산
• start와 end로 비트맵의 범위를 지정

BITCOUNT user:1001:login

BITOP operation destkey key [key ...]

• 여러 비트맵 키에 대해 비트 연산을 수행하고 결과를 destkey에 저장
• operation은 AND, OR, XOR, NOT 중 하나를 지정

BITOP AND resultKey key1 key2

 

실습