Java의 Redis Client는 크게 2가지가 있습니다.
둘 모두 몇천개의 Star를 가질만큼 유명한 오픈소스입니다.
이번 시간에는 둘 중 어떤것을 사용해야할지에 대해 성능 테스트 결과를 공유하고자 합니다.
모든 코드와 Beanstalk 설정값은 Github에 있으니 참고하세요.
레디스외 병목현상을 방지하기 위해 Nginx, 커널 파라미터 등은 모두 적절하게 튜닝된 상태입니다.
0. 프로젝트 환경
의존성 환경은 아래와 같습니다.
- Spring Boot 2.1.4
- Spring Boot Data Redis 2.1.4
- Jedis 2.9.0
- Lettuce 5.1.6
그리고 테스트에 사용될 Redis Entity 코드는 아래와 같습니다.
@ToString @Getter @RedisHash("availablePoint") public class AvailablePoint implements Serializable { @Id private String id; // userId private Long point; private LocalDateTime refreshTime; @Builder public AvailablePoint(String id, Long point, LocalDateTime refreshTime) { this.id = id; this.point = point; this.refreshTime = refreshTime; } }public interface AvailablePointRedisRepository extends CrudRepository<AvailablePoint, String> { }임의의 데이터를 저장하고, 가져올 Controller 코드는 아래와 같습니다.
@Slf4j @RequiredArgsConstructor @RestController public class ApiController { private final AvailablePointRedisRepository availablePointRedisRepository; @GetMapping("/") public String ok () { return "ok"; } @GetMapping("/save") public String save(){ String randomId = createId(); LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); AvailablePoint availablePoint = AvailablePoint.builder() .id(randomId) .point(1L) .refreshTime(now) .build(); log.info(">>>>>>> [save] availablePoint={}", availablePoint); availablePointRedisRepository.save(availablePoint); return "save"; } @GetMapping("/get") public long get () { String id = createId(); return availablePointRedisRepository.findById(id) .map(AvailablePoint::getPoint) .orElse(0L); } // 임의의 키를 생성하기 위해 1 ~ 1_000_000_000 사이 랜덤값 생성 private String createId() { SplittableRandom random = new SplittableRandom(); return String.valueOf(random.nextInt(1, 1_000_000_000)); } }위 /save API를 통해 테스트할 데이터를 Redis에 적재해서 사용합니다.
성능 테스트는 /get API를 통해 진행합니다.
0-1. EC2 사양
Spring Boot가 실행되고 Redis로 요청할 EC2의 사양은 아래와 같습니다.
(최대한 Redis 자원을 사용하기 위해 높은 사양을 선택했습니다.)
- r5d.4xLarge X 4대
0-2. Redis 사양
테스트에 사용될 Redis (Elastic Cache) 의 사양은 아래와 같습니다.
- R5.large
- Redis 5.0.3
테스트용 데이터는 대략 1천만건을 적재하였습니다.
그리고 성능 테스트와 모니터링은 네이버의 두 제품을 사용합니다.
자 그럼 먼저 Jedis를 테스트해보겠습니다.
1. Jedis
Jedis는 예전부터 Java의 표준 Redis Client로 사용되었습니다.
그래서 대부분의 Java & Redis 예제가 Jedis로 되어 있는데요.
Spring Boot에서는 다음과 같이 기본 의존성인 lettuce를 제거하고 Jedis를 등록합니다.
Spring Boot 2.0이 되고 lettuce가 기본 클라이언트가 되어서 아래와 같이 제거해야만 합니다.
dependencies { compile group: 'it.ozimov', name: 'embedded-redis', version: '0.7.2' // jedis compile group: 'redis.clients', name: 'jedis' compile group: 'org.apache.commons', name: 'commons-pool2', version: '2.6.2' compile ('org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis') { exclude group: 'io.lettuce', module: 'lettuce-core' } implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator' implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web' compileOnly 'org.projectlombok:lombok' annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok' testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test' }정상적으로 수행하셨다면 첫번째 테스트인 Connection Pool 설정 없이 테스트 해보겠습니다.
1-1. Not Connection Pool
Connection Pool 세팅 없이 기본적인 Jedis 설정만 사용하겠습니다.
@RequiredArgsConstructor @Configuration @EnableRedisRepositories public class RedisRepositoryConfig { private final RedisProperties redisProperties; //jedis @Bean public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() { return new JedisConnectionFactory(new RedisStandaloneConfiguration(redisProperties.getHost(), redisProperties.getPort())); } @Bean public RedisTemplate<?, ?> redisTemplate() { RedisTemplate<byte[], byte[]> redisTemplate = new RedisTemplate<>(); redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory()); return redisTemplate; } }다 설정하셨다면 성능 테스트를 시작해보겠습니다.
참고로 모든 테스트는 JVM의 Warm up Time을 고려하여 2번이상 테스트하였습니다.
VUser 740명으로 시도합니다.
- agent는 5대
- 각 agent 별 148명을 지정했습니다.
- 부하 테스트 시간은 3분
성능 테스트 결과
부하를 주는 Ngrinder의 Agent는 평균 CPU가 15 ~ 17%를 유지했습니다.
높을수록 단기간에 많은 요청을 주고 받았다를 의미합니다.
TPS는 3만이 나왔습니다.
핀포인트로 측정한 응답속도 는 100ms가 나왔습니다.
그리고 Redis의 Connection 개수는 35개를 유지했습니다.
마지막으로 Redis의 CPU는 20%가 최고치였습니다.
생각보다 성능이 잘나오지 않은것 같죠?
부하를 주는 Ngrinder의 Agent CPU가 20%를 넘지 못했습니다.
즉, Redis 응답속도가 좀 더 높다면 훨씬 더 높은 TPS가 나올수 있다는 이야기입니다.
자 그럼 같은 사양으로 Connection Pool을 적용해보겠습니다.
1-2. Use Connection Pool
첫번째 테스트로 Connection Pool 없이 진행하니 다음과 같은 결과를 얻었습니다.
- TPS가 낮게 나왔습니다.
- 응답속도가 높습니다.
- Redis Connection과 EC2 서버의 CPU가 여유로웠습니다.
- Ngrinder의 Agnet CPU가 여유로웠습니다.
그래서 두번째 테스트로 Jedis에서 Connection Pool 설정을 추가하고 진행해보겠습니다.
첫번째 테스트에서 만든 RedisRepositoryConfig.java에 아래와 같은 설정을 추가하겠습니다.
@Bean public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() { RedisStandaloneConfiguration config = new RedisStandaloneConfiguration(redisProperties.getHost(), redisProperties.getPort()); JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory = new JedisConnectionFactory(config); jedisConnectionFactory.setPoolConfig(jedisPoolConfig()); return jedisConnectionFactory; } private JedisPoolConfig jedisPoolConfig() { final JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig(); poolConfig.setMaxTotal(128); poolConfig.setMaxIdle(128); poolConfig.setMinIdle(36); poolConfig.setTestOnBorrow(true); poolConfig.setTestOnReturn(true); poolConfig.setTestWhileIdle(true); poolConfig.setMinEvictableIdleTimeMillis(Duration.ofSeconds(60).toMillis()); poolConfig.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(Duration.ofSeconds(30).toMillis()); poolConfig.setNumTestsPerEvictionRun(3); poolConfig.setBlockWhenExhausted(true); return poolConfig; }Connection Pool 옵션을 넣고, 다시 성능 테스트를 시작해보면!
TPS는 5.2만이 나왔습니다.
핀포인트 결과는 평균 50ms가 나왔습니다.
그리고 Redis의 Connection 수가 515개로 첫번째 대비 10배이상 높아졌습니다.
Redis의 CPU 역시 3배이상 올라 69.5%를 유지했습니다.
Connection Pool을 적용하고 TPS가 전보다 50%이상 향상되었습니다.
그렇지만!
문제는 이보다 더 높은 TPS를 맞추려면 Redis의 CPU가 90%를 넘을수도 있습니다.
이건 충분히 문제가 되겠죠?
Jedis를 꼭 써야한다면 성능 테스트를 통해 적절한 Pool Size를 찾아보셔야만 합니다.
제가 사내 시스템에 Redis를 적용하던 시점에는 Jedis가 더이상 업데이트되지 않고 있었습니다.
2016년 9월이후로 더이상 릴리즈 되지 않다가, 2018년 11월부터 다시 릴리즈가 되고 있습니다.
혹시나 jedis를 사용하실 분들은 릴리즈 노트를 참고해보세요.
마지막으로 Lettuce를 적용해서 테스트해보겠습니다.
2. Lettuce
Lettuce는 Netty (비동기 이벤트 기반 고성능 네트워크 프레임워크) 기반의 Redis 클라이언트입니다.
비동기로 요청을 처리하기 때문에 고성능을 자랑합니다.
자 그럼 Lettuce 로 코드를 변경해서 다시 테스트를 진행해보겠습니다.
RedisRepositoryConfig 설정 코드는 아래와 같습니다.
@RequiredArgsConstructor @Configuration @EnableRedisRepositories public class RedisRepositoryConfig { private final RedisProperties redisProperties; // lettuce @Bean public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() { return new LettuceConnectionFactory(redisProperties.getHost(), redisProperties.getPort()); } @Bean public RedisTemplate<?, ?> redisTemplate() { RedisTemplate<byte[], byte[]> redisTemplate = new RedisTemplate<>(); redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory()); return redisTemplate; } }build.gradle 에서는 편하게 spring-data-redis만 추가하면 기본의존성으로 사용됩니다.
dependencies { compile group: 'it.ozimov', name: 'embedded-redis', version: '0.7.2' // lettuce compile ('org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis') implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator' implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web' compileOnly 'org.projectlombok:lombok' annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok' testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test' }이제 테스트를 해보면!
TPS는 무려 10만을 처리합니다.
실제로 워낙 빠르게 처리하다보니 대량의 요청을 해야하는 agent CPU가 70%까지 올라갔습니다
핀포인트의 응답속도는 7.5ms 로 아주 고속으로 응답을 주고 있습니다.
그리고 Redis의 Connection은 6-7개를 유지합니다.
CPU 역시 7%밖에 되지 않습니다.
앞에서 진행된 Jedis에 비해 압도적인 성능 차이가 보이시죠?
3. 결론
위에서 진행한 3개 테스트에 대한 결과입니다.
| TPS | Redis CPU | Redis Connection | 응답 속도 | |
|---|---|---|---|---|
| jedis no connection pool | 31,000 | 20% | 35 | 100ms |
| jedis use connection pool | 55,000 | 69.5% | 515 | 50ms |
| lettuce | 100,000 | 7% | 6 | 7.5ms |
Lettuce는 TPS/CPU/Connection 개수/응답속도 등 전 분야에서 우위에 있습니다.
Lettuce를 사용합시다.
Jedis에 비해 몇배 이상의 성능과 하드웨어 자원 절약이 가능합니다.
이외에도 몇가지 이유가 더 있는데요.
- 잘 만들어진 문서
- 깔끔하게 디자인된 코드
- Jedis의 JedisPool, JedisCluster 등의 여러 생성자들을 보면 어떤걸 써야할지 종잡을수가 없습니다.
- 빠른 피드백
- Lettuce의 경우 Issue 제기시 당일 혹은 2일안에 피드백을 남깁니다.
- 반면 Jedis의 경우 작년까지는 피드백을 거의 주지 않고 있었습니다
- 최근엔 피드백 주기가 빨라졌습니다.
주의 사항
RedisCluster 에 Lettuce를 사용하는 경우 ClusterTopology를 꼭 설정해야 한다.
Redis Cluster 장애시에 자동으로 변경되지 않습니다.
대명님이 정리해주신 자료를 꼭 참고하시길 추천드립니다.
