[Roadmap] Backend Developer Roadmap: 5. Caching
| Backend Roadmap | Link |
|---|---|
| 0. Roadmap | Roadmap |
| 1. Internet | Internet |
| 2. OS | Operating System |
| 3. R-DB | Relational Database |
| 4. API | API |
| 5. Caching | Caching |
| 6. Security | Web Security |
| 7. Testing | Testing |
| 8. CI/CD | CI/CD |
| 9. Design | Design and Development Principles |
| 10. Architecture | Architectural Patterns |
| 11. Search Engines | Search Engines |
| 12. OAuth | OAuth |
| 13. Docker/K8s | Docker and Kubernetes |
0. What is Caching?
Caching은 자주 사용하는 데이터나 정보를 일정 기간 동안 로컬 메모리에 저장하는 기술이다. 따라서, 다음에 클라이언트가 동일한 정보를 response할 때, 데이터베이스에서 정보를 검색하는 대신, 로컬 메모리에서 정보를 제공한다. 캐싱의 가장 큰 장점은 처리 부담을 줄여 성능을 향상시킨다는 것이다.
1. Client Side Caching
Client-side caching은 나중에 다시 사용할 수 있도록, 로컬 캐시에 너크워크 데이터를 저장하는 것이다. 애플리케이션이 네트워크 데이터를 가져온 후, 해당 리소스를 로컬 캐시에 저장한다. 리소스가 캐시되면, 브라우저는 해당 리소스에 대한 향후 response 시, 캐시를 사용하여 성능을 향상시킨다.
2. Server Side Caching
Server-side caching은 웹 파일과 데이터를 나중에 다시 사용할 수 있도록, 원본 서버에 임시로 저장한다.
사용자가 웹 페이지를 처음 response하면, 웹 사이트는 서버에서 데이터를 검색하는 정상적인 프로세스를 거쳐, 웹 사이트의 웹 페이지를 생성하거나 구성한다. response가 발생하고 request가 다시 전송된 후, 서버는 웹 페이지를 복사하여 캐시로 저장한다.
다음에 사용자가 웹사이트를 다시 방문하면, 이미 저장되었거나 캐시된 웹 페이지 사본을 로드하므로 속도가 빨라진다.
2.1. Redis
| Memcached | Redis | |
|---|---|---|
| 데이터 분할 | O | O |
| 다양한 데이터구조 지원 | X | O |
| Thread | Multi Thread | Single Thread |
| 데이터 저장(persistence/snapshot) | X | O |
| 데이터 복제(replication) | X | O |
| 트랜잭션 지원 | X | O |
| Publisher/Subscriber | X | O |
Redis는 데이터베이스, 캐시, 메시지 브로커(message broker) 및 스트리밍 엔진으로 사용되는, 메모리 내 데이터 구조 저장소 오픈 소스(BSD licensed)이다. Redis는 strings, hashes, lists, sets, sorted sets(with range queries), bitmaps, hyperloglogs, geospatial indexes, streams와 같은 데이터 구조를 제공한다. Redis는 replication, Lua scripting, LRU eviction, transactions, on-dist persistence(different levels of)을 갖추고 있으며, Redis Sentinel을 통한 고가용성 및 Redis Cluster를 통한 자동 partitioning을 제공한다.
2.2. Memcached
Memcached는 범용 분산 메모리 캐싱 시스템이다. 외부 데이터 소스(database or API)를 읽어야 하는 횟수를 줄이기 위해, 데이터 및 객체를 RAM에 캐싱하여 동적 데이터베이스 기반 웹 사이트의 속도를 높이는 데 자주 사용된다. Memcached는 개정된 BSD 라이선스에 따라, 라이선스가 부여된 무료 오픈 소스 소프트웨어이다. Memcached는 Unix 계열 운영 체제(Linux 및 macOS)와 Microsoft Windows에서 실행된다. libevent 라이브러리에 따라 다르다.
Memcached의 API는 여러 시스템에 분산된 매우 큰 해시 테이블(hash table)을 제공한다. 테이블이 가득 차면, 후속 삽입으로 인해 이전 데이터가 LRU(least recently used) 순서로 제거된다. Memcached를 사용하는 애플리케이션은, 일반적으로 데이터베이스와 같은 느린 백업 저장소로 돌아가기 전에, request 및 addition을 RAM에 계층화한다.
Memcached에는 발생할 수 있는 miss를 추적하는 내부 매커니즘이 없다. 그러나, 일부 타사 유틸리티는 이 기능을 제공한다.
3. CDN
CDN(Content Delivery Network) 서비스는 웹 사이트의 고가용성 및 성능 향상을 제공하는 것을 목표로 한다. 이는 일반적으로 클라이언트 요청에 지리적으로 더 가까운 endpoint를 통해, 웹 사이트 자산 및 콘텐츠를 빠르게 전달함으로써 달성된다. 기존의 상용 CDN(Amazon CloudFront, Akamai, CloudFare 및 Fastly)은 이러한 목적으로 사용할 수 있는 전 세계 서버를 제공한다. CDN을 통해 자산 및 콘텐츠를 제공하면, 웹 사이트 호스팅의 대역폭이 줄어들고, 잠재적 중단을 줄이기 위해 추가 캐싱 계층을 제공하며, 웹 사이트 보안도 향상될 수 있다.
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