Redis-Performance-Tuning

적절한 Eviction 정책 설정하기

Eviction 정책이란?

• 메모리가 한계에 도달했을 때 어떤 조치가 일어날지 결정
• 처음부터 메모리가 부족한 상황을 만들지 않는 것이 중요함
• 캐시로 사용할 떄는 적절한 eviction policy가 사용될 수 있음

Redis의 메모리 관리

Memory 사용 한도 설정 => 지정하지 않으면 32bit에서는 3GB, 64bit에서는 0 (무제한) 으로 설정도미

maxmemory 100mb

maxmemory 도달한 경우 eviction 정책 설정

maxmemory-policy noeviction

maxmemory-policy 옵션

• noeviction : eviction 없음. 추가 데이터는 저장되지 않고 에러 발생 (replciation 사용시 master에 적용됨)
• allkeys-lru : 가장 최근에 사용된 키들을 남기고 나머지를 삭제 (LRU: Least Recently Used)
• allkeys-lfu : 가장 빈번하게 사용된 키들을 남기고 나머지를 삭제 (LFU: Least Frequently Used)
• volatile-lru : LRU를 사용하되 expire field가 true로 설정된 항목들 중에서만 삭제
• volatile-lfu : LFU를 사용하되 expire field가 true로 설정된 항목들 중에서만 삭제
• allkeys-random : 랜덤하게 삭제
• volatile-random : expire field가 true로 설정된 항목들 중에서 랜덤하게 삭제
• volatile-ttl : expire field가 true로 설정된 항목들 중에서 짧은 TTL 순으로 삭제

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시스템 튜닝

Redis 성능 측정 (redis-benchmark)

• redis-benchmark 유틸리티를 이용해 Redis의 성능을 측정할 수 있음

# redis-benchmark [-h host] [-p port] [-c clients] [-n requests]

ex) redis-benchmark -c 100 -n 100 -t SET

Redis 성능에 영향을 미치는 요소들

• Network bandwidth & latency : Redis의 throughput은 주로 network에 의해 결정되는 경우가 많음.

  운영 환경에 런치하기 전에 배포 환경으 network 대역폭과 실제 throughput을 체크하는 것이 좋음

• CPU : 싱글 스레드로 동작하는 Redis 특성 상 CPU 성능이 중요. 코어 수보다는 큰 cache를 가진 빠른 CPU가 선호됨

• RAM 속도 & 대역폭 : 10KB 이하 데이터 항목들에 대해서는 큰 영향이 없음

• 가상화 환경의 영향 : VM에서 실행되는 경우 개별적인 영향이 있을 수 있음(non-local disk, 오래된 hypervisor의 느린 fork 구현 등)

성능에 영향을 미치는 Redis 설정

• rdbcompression < yes/no> : RDB 파일을 압축할지 여부로, CPU를 절약하고 싶은 경우 no 선택
• rdbchecksum < yes/no> : 사용시 RDB의 안정성을 높일 수 있으나 파일 저장/로드 시에 10%정도의 성능 저하 있음
• save : RDB 파일 생성시 시스템 자원이 소모되므로 성능에 영향이 있음

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SLOWLOG를 이용한 쿼리 튜닝

• 수행시간이 설정한 기준 시간 이상인 쿼리의 로그를 보여줌
• 측정 기준인 수행시간은 I/O 동작을 제외함

로깅되는 기준 시간(microseconds)

slowlog-log-slower-than 10000

로그 최대 길이

slowlog-max-len 128

SLOWLOG 명령어

slowlog 개수 확인

slowlog len

slowlog 조회

slowlog get [count]

=> 일련번호, 시간, 소요시간, 명령어, 클라이언트 IP, 클라이언트 이름

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Active-Active Architecture

Active-Active Architecture : 레디스 엔터프라이즈에서 제공하는 기능으로 multi-master를 뜻함.

어떤 문제를 해결하려고 나왔냐면??

글로벌 서비스 혹은 다중 지역(multi-region) 서비스의 어려움

• 한 지역에 서버를 두고 서비스하면 멀리 떨어진 곳에서는 latency 문제가 있음
• 여러 지역에 서버를 두면 데이터 일관성에 문제가 있음

Redis Enterprise

• Enterprise급 기능을 제공하는 유료 제품
• Redis Labs에 의해 제공
• On-premise와 cloud 환경 둘 다 지원
• 제한 없는 선형 확장성, 향상된 고가용성, 추가 보안 기능, 기술 지원 등의 이점이 있음
• Active-Active 아키텍처 지원

Active-Active Architecture

• 지역적으로 분산된 글로벌 데이터베이스를 유지하면서, 여러 위치에서 동일한 데이터에 대한 읽기/쓰기를 허용
• multi-master 구조로 생각할 수 있음
• 지역적으로 빠른 latency를 확보하면서도 데이터 일관성을 유지하는 형태
• 학술적으로 입증된 CRDT(Conflict-Free Replicated Data Types)를 활용해 자동으로 데이터 충돌을 해소
• 여러 클러스터에 연결되어 글로벌 데이터베이스를 이루는 것을 CRDB(Conflict-Free Replicated Database)라고 지칭

Active-Active Architecture의 장점

• 분산된 지역의 수와 상관없이 지역적으로 낮은 latency로 읽기/쓰기 작업을 수행
• CRDTs를 이용한 매끄러운 충돌 해결
• CRDB의 다수 인스턴스(지역DB)에 장애가 발생하더라도 계속 운영가능한 비즈니스 연속성 제공

데이터 충돌을 최소화하는 CRDTs

CRDT(Conflict-Free Replicated Data TYPE)란?

• 분산 환경에서 여러 노드들 간에 복제되는 데이터 구조로 아래 3개 특성을 가짐
  • 각 노드는 로컬에서 독립적으로 값을 업데이트할 수 있음
  • 노드간에 발생할 수 있는 데이터 충돌은 해당 데이터 타입에 맞는 알고리즘이 해결
  • 동일 데이터에 대해 노드들간에 일시적으로 다른 값을 가질 수 있지만 최종적으로는 같아짐
• 2011년에 등장했으며, 공유 문서 동시 편집 문제를 해결하려고 고안됨

Redis의 충돌 해결

• 각 CRDB 인스턴스는 각자의 데이터셋에 vector clock을 유지함(vector clock: 데이터 일관성 관리를 위한 정보)
• 동기화 요청이 왔을 때 해당 데이터의 vector clock을 비교해 old, new, concurrent로 분류함
• concurrent일 떄는 아래처럼 충돌 해소 로직을 수행
  • CRDT인 경우에는 바로 해결 가능(EX: Counter)
  • non-CRDT인 경우 LWW(Last Write Wins)를 적용 (Ex: String)
  • 같은 데이터에 대해 서로 다른 Command가 충돌하면 미리 정의된 규칙에 따름

Redis의 충돌 해결 규칙 예제(Command 충돌 시)

• APPEND vs DEL : update동작인 APPEND가 이김
• EXPIRE vs PERSIST : 긴 TTL을 가지는 PERSIST가 이김
• SADD vs SREM : 데이터 삭제보다 업데이트 동작인 SADD가 이김