레플리케이션

레디스 레플리케이션은 하나의 마스터 노드에서 발생하는 모든 데이터를 다수의 레플리카 노드로 실시간으로 복제하여 데이터의 가용성을 높이고, 읽기 성능을 향상시키는 기술이다. 이는 다음과 같은 상황에서 활용된다:

  1. 읽기 성능 개선:

    • 읽기 요청을 여러 레플리카로 분산하여 마스터의 부하를 줄인다.

    • 고성능이 필요한 애플리케이션에서 읽기 전용 레플리카 활용.

  2. 장애 복구:

    • 마스터 장애 시 레플리카를 새로운 마스터로 승격하여 데이터 손실 및 다운타임 최소화.

    • 페일오버 전략을 통한 자동 복구.

  3. 데이터 중복성:

    • 동일 데이터를 여러 노드에 저장하여 데이터 유실 가능성 감소.

    • 장애나 서버 오류에도 데이터의 지속성을 보장.

레디스 레플리케이션의 구조

마스터-레플리카 모델

  • 마스터: 쓰기 작업의 중심 역할을 담당하며, 모든 데이터 변경 사항을 관리.

  • 레플리카: 읽기 요청을 처리하며, 마스터의 모든 데이터를 복제.

기본적으로 레플리카는 읽기 전용으로 설정되어 있으나, 특정 요구사항에 따라 쓰기를 활성화할 수 있음.

레플리케이션 설정

설정 파일 구성

마스터 설정 파일 예제 (redis-master.conf)

bind 0.0.0.0
port 6379
requirepass yourpassword

레플리카 설정 파일 예제 (redis-replica.conf)

replicaof <master-ip> 6379
masterauth yourpassword
replica-read-only yes

레플리케이션 메커니즘

초기 동기화 (Full Synchronization)

마스터와 레플리카가 처음 연결될 때 수행되는 과정:

  1. PSYNC 요청:

    • 레플리카는 PSYNC 명령어를 통해 마스터에 동기화를 요청.

    • 이때 레플리카는 이전에 처리된 레플리케이션 ID와 오프셋 정보를 전송.

  2. RDB 파일 생성:

    • 마스터는 메모리의 데이터를 RDB 파일로 스냅샷 생성.

    • 생성된 RDB 파일은 레플리카로 전송.

  3. 쓰기 버퍼 전송:

    • RDB 전송 이후, 마스터는 쓰기 작업 내용을 레플리카로 전달.

    • 레플리카는 RDB 파일을 메모리에 로드하고 이후 실시간 복제를 시작.

초기 동기화는 네트워크 부하와 디스크 I/O가 크기 때문에 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있다.

부분 동기화 (Partial Synchronization)

  • 기존 연결이 끊어졌다가 재연결된 경우:

    • 마스터는 레플리케이션 백로그를 참조하여 누락된 데이터만 레플리카로 전송.

    • 네트워크 부하를 줄이고 빠르게 동기화 가능.

레플리케이션 백로그 크기(repl-backlog-size)와 TTL 설정(repl-backlog-ttl)은 성능에 중요한 영향을 미친다.

비동기 레플리케이션과 동기화 보장

기본 동작: 비동기 처리

  • 마스터에서 데이터가 레플리카로 복제되는 동안 네트워크 딜레이 발생 가능.

  • 장애 발생 시 데이터 손실 가능성 존재.

동기식 레플리케이션 강제

WAIT 명령어를 통해 동기적 동작을 보장:

WAIT <number_of_replicas> <timeout>

예시: 최소 2개의 레플리카가 데이터를 저장할 때까지 대기.

WAIT 2 5000

디스크 없는 레플리케이션

디스크 없는 RDB 전송

RDB 파일을 디스크에 저장하지 않고 소켓을 통해 직접 전송:

  1. 설정 활성화:

    repl-diskless-sync yes
repl-diskless-sync-delay 5

  2. 장점:

    • 디스크 I/O를 줄여 동기화 속도 향상.

    • 네트워크 대역폭이 충분할 경우 특히 유리.

  3. 단점:

    • 메모리 사용량 증가.

페일오버와 고가용성

수동 페일오버

마스터가 장애를 일으킨 경우, 수동으로 레플리카를 승격:

REPLICAOF NO ONE

Redis Sentinel

자동 페일오버 기능 제공:

  1. 장애를 감지하여 새로운 마스터를 선택.

  2. 클라이언트가 새로운 마스터를 참조하도록 재구성.

센티널 설정 예시:

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 15000

실습: Docker를 활용한 레플리케이션 구성

Docker Compose 설정

version: '3'
services:
  master:
    image: redis:latest
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - ./redis-master.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf

  replica:
    image: redis:latest
    ports:
      - "6380:6379"
    volumes:
      - ./redis-replica.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf

실행

  1. Docker 컨테이너 시작:

    docker-compose up

  2. 레플리케이션 상태 확인:

    • 마스터:

      redis-cli -p 6379 INFO replication

    • 레플리카:

      redis-cli -p 6380 INFO replication

트러블슈팅 및 최적화

문제 해결

  1. 레플리카 연결 실패: IP 및 인증 설정 확인.

  2. 전체 동기화 반복: repl-backlog-size와 repl-backlog-ttl 조정.

  3. 데이터 손실: WAIT 명령어로 동기화 보장.

성능 최적화

  1. 출력 버퍼 제한:

    client-output-buffer-limit replica 256mb 64mb 60

  2. TCP_NODELAY 비활성화:

    repl-disable-tcp-nodelay yes
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