Geun Young Kim

Geun Young Kim

Developer

Improvement Of Response Speed With Spring Cache

2 분 소요

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Caching Strategy

  • 이전 포스트에서 정리한 것 처럼 RDB에서의 연산을 처리할 때마다 디스크 I/O가 발생한다.
  • 자주 사용하거나 변동이 적은 데이터를 Caching을 사용해서 RDB에 접근을 최소화, 네트워크 지연 시간 감소, 서버의 부하를 분산시킬 수 있다.
  • Decision
    • Local Cache vs Global Cache
    • Caching Strategy(Read/Write)

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Spring Cache

  • Spring은 일부 데이터를 미리 Memory 저장소에 저장하고 저장된 데이터를 다시 읽어 사용하는 Cache 기능을 제공한다.
  • Cache Abstraction(캐시 추상화)
    • 다양한 Cache Provider와 상호작용하는 코드를 작성하는 프로세스를 단순화하고 표준화하기 위한 개념이다.
    • 개발자는 Cache Provider의 구체적인 구현에 신경쓰지 않고 필요에 따라 다양한 Cache Provider를 사용할 수 있다.
    • Cache 기술을 지원하는 Cache Manager를 Bean으로 등록해야 한다.
  • Spring에서는 CacheManager를 Bean으로 등록하여 지정한 저장소의 Cache를 관리한다.
  • Cache Manager(캐시 매니저)
    • Cache Instance를 관리하고 Cache에 접근할 수 있는 방법을 제공한다.
    • Spring은 CacheManager Interface를 제공하며 이를 구현한 다양한 Cache Manager가 존재한다.
    • 각 Cache Provider에 맞는 Cache Manger를 구성할 수 있다.
  • AOP기반의 Annotation을 제공하여 간편하게 Cache 기능을 Application에 도입할 수 있다.
    • @Cacheable, @CachePut, @CacheEvict, @Caching
  • dependency(build.gradle) 
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-cache'
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis'
implementation 'com.github.ben-manes.caffeine:caffeine'
  • application.properties 
    spring.data.redis.host= = 127.0.0.1
spring.data.redis.port = 6379


Cache Manager

  • ConcurrentMapCacheManager: JRE에서 제공하는 ConcurrentHashMap을 캐시 저장소로 사용할 수 있는 구현체(Default Spring Cache)
  • SimpleCacheManager: 기본적으로 제공하는 캐시가 없다. 사용할 캐시를 직접 등록하여 사용하기 위한 캐시 매니저 구현체
  • EhCacheCacheManager: Java에서 유명한 캐시 프레임워크 중 하나인 EhCache를 지원하는 캐시 매니저 구현체
  • CaffeineCacheManager: Java 8로 Guava 캐시를 재작성한 Caffeine 캐시 저장소를 사용할 수 있는 구현체(EhCache와 함께 인기 있는 매니저인데, 이보다 좋은 성능을 갖는다고 한다.)
  • JCacheCacheManager: JSR-107 표준을 따르는 JCache 캐시 저장소를 사용할 수 있는 구현체
  • RedisCacheManager: Redis를 캐시 저장소로 사용할 수 있는 구현체
  • CompositeCacheManager: 한 개 이상의 캐시 매니저를 사용할 수 있는 혼합 캐시 매니저


Look-Aside/Write-Around Caching Strategy

  • 보통 Spring Local-Memory를 다룰 때 범용적으로 가장 많이 사용하는 전략

  • Look-Aside(Read)

    image info

    • Cache에 데이터 존재
      • Cache에서 데이터 바로 반환한다.
    • Cache에 데이터 미존재
      • DB에서 데이터를 조회해서 Cache에 저장한다.

  • Write-Around(Write)

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    • 데이터를 저장할 때 Cache를 거치지 않고 DB 디스크 쓰기 작업만 이루어지도록 한다.


@EnableCaching

  • @EnableCaching을 사용하여 Caching을 활성화힌다.

  • Spring Caching 기능을 활성화하여 Caching 관련 Annotation을 사용할 수 있다.

  • Architecture

    image info


@Cacheable

  • Cache 저장소에 데이터를 저장하거나 조회하는 기능을 사용할 수 있다.
    • 주로 읽기 작업이 일어나는 메서드에 적용된다.
  • 해당 Annotation이 정의된 메서드를 실행하면 Cache 데이터 유무를 확인한다.
  • key는 SpEL을 사용해서 옵션/속성을 선택할 수 있다.

  • GetMapping + @Cacheable은 자동으로 Look-Aside 일기 전략으로 동작한다.

  • Process

    • Cache Hit : 메서드를 실행하지 않고 Cache에서 해당 데이터를 꺼내서 바로 반환햔다.
    • Cache Miss : DB에서 읽어온 데이터를 반환하고 Cache에 저장한다.

  • Optional Element

    • cacheNames : Cache 이름
    • value : CacheName의 Alias
    • key: Cache 이름이 같을 때 사용되는 구분값

  • Key/Value

    • Cache의 Value 값은 필수로 지정, Key값은 선택적으로 적용 가능하다.
    • Key값을 비어있을 때 메서드의 파라미터 변수명이 Key값으로 등록된다.
    • 파라미터가 존재하지 않을 경우 Key값은 0으로 처리된다.(파라미터가 없는 메서드)


@CacheEvict

  • 데이터 추가/변경에 따른 Cache 메모리의 Refresh를 위한 Annotation
  • 지정된 key에 해당하는 모든 Cache를 모두 삭제한다.
  • Cache 대상 리소스에 변경 작업을 하는 메서드라면 적용해주는 것이 좋다.
    • 데이터의 변경이 일어난다면 기존 캐시 데이터를 제거해야 한다.
    • 데이터 불일치가 발생한다.(일관성 불일치)

  • 적용하지 않고 데이터 수정할 경우 DB는 수정되고 Cache 데이터는 수정 전의 상태로 남는다.

  • allEntries = true : Cache에 저장된 값을 모두 제거할 필요가 있을 경우

  • Process

    • 일정한 주기로 Cache를 제거
    • 값이 변할 때 Cache를 제거


@CachePut

  • 메서드 실행을 방해하지 않고 Cache 내용을 업데이트 할 수 있다.
  • 메서드가 실행되고 결과가 Caching된다.

  • 업데이트하면 DB, Cache에 동시에 적용되고 메서드 실행 후 반환되는 값을 Cache에도 적용해준다.

  • Process

    • Cache Hit : 메서드를 실행하고 Cache에서 해당 데이터를 꺼내서 바로 반환햔다.


@Caching

  • 동일한 Caching Annotation을 여러 개 그룹화하여 사용할 수 있다.
  • @Cacheable, @CacheEvict, @CachePut을 함께 사용할 수는 없다.


Reference

  • https://chagokx2.tistory.com/98
  • https://1-7171771.tistory.com/138
  • https://loosie.tistory.com/806
  • https://tussle.tistory.com/1104
  • https://jiwondev.tistory.com/282

참고