[Backend] Redis 기본 자료형 - String, List, Set, Sorted Set (ZSet), Hash

목차 (OPEN)

• Redis의 자료형
• Redis 데이터 구조의 특징
• 자료형 선택 기준
• Redis의 기본 자료형
• String형
• List형
• Set형
• Sorted Set형 (ZSet)
• Hash형
• 결론

 

 

 

Redis의 자료형

Redis 데이터 구조의 특징

앞선 게시물에서 설명했듯이, Redis는 데이터를 키 (Key) - 값 (Value) 형태로 저장하는 NoSQL 인메모리 데이터베이스이다.

특히, 실행 속도가 빠르고, 다양한 자료형으로 표현할 수 있다는 중요한 특징이 있었는데,

이 특징을 잘 활용하려면 자료형을 꼭 이해해야 한다.

 

핵심만 보고 싶으신 분들을 위해 간단히 정리를 하고 시작하자면,

Redis의 자료형과 그 특징 및 사용 사례는 아래의 표와 같다.

자료형	특징	사용 사례
String	기본 데이터 타입 텍스트 및 숫자 저장	캐시, 카운터, 세션 정보 관리
List	순서가 있는 데이터 목록 (중복 허용)	타임라인
Set	중복과 순서가 없는 집합	태그 관리
Sorted Set (ZSet)	정렬된 집합	랭킹 시스템
Hash	필드 - 값 쌍의 데이터	객체 표현
Bitmap	비트 단위 데이터 저장	출석 체크, 상태 관리
HyperLogLog	근사치 기반 대용량 데이터 개수 계산	방문자 수
Geo	위도, 경도 기반 위치 정보 저장	위치 기반 서비스, 지도 서비스
Stream	실시간 데이터 스트림 저장 및 처리	실시간 로그

 

자료형 선택 기준

Redis는 이처럼 다양한 자료형을 제공하지만, 각 자료형이 모든 상황에서 만능은 아닐 것이다.

따라서 상황에 따라 적합한 자료형을 선택해야 성능과 효율성을 극대화할 수 있다.

 

크게 4가지로 자료형 선택 시 고려할 요소를 분류해 본 결과는 아래의 표와 같다.

기준	요구 사항	자료형
데이터의 특성	단순한 값 저장	String
	순서가 중요한 목록	List
	중복 없는 데이터	Set
	정렬이 필요한 데이터	Sorted Set
데이터 크기 및 처리 빈도	대규모 데이터의 집계	HyperLogLog
	비트 단위 데이터 처리	Bitmap
읽기 / 쓰기 패턴	읽기 중심	String, Set
	쓰기 중심	Stream, List
데이터 조작 방식	복잡한 데이터	Hash
	실시간 데이터 흐름	Stream

 

 

 

 

Redis의 기본 자료형

String형

String은 Redis에서 가장 기본적이고 많이 사용되는 자료형이다.

비록 String형이라는 이름을 가지고 있지만, 이진 안전 (Binary Safe) 문자열이기 때문에

단순한 문자열뿐만 아니라 이미지나 실행파일과 같은 바이너리 데이터도 저장할 수 있다.

게다가 Redis에서는 숫자값 (정수나 부동소수점)도 String형에 저장한다.

이러한 특징 덕분에 Redis의 String형은 단순한 값 저장을 넘어 다양한 용도로 활용될 수 있다.

 

 

웹 애플리케이션에서 가장 흔하게 String형을 사용하는 사례는

세션 캐시나 장바구니 정보와 같은 일시적인 데이터를 저장하는 것이다.

 

예를 들어, 사용자의 세션 정보를 다음과 같이 저장할 수 있다.

session:abc123 : {"user_id":"AAAAAA"}
session:def456 : {"user_id":"BBBBBB"}
session:ghi789 : {"user_id":"CCCCCC"}

 

위의 예시를 보면, session:abc123과 같은 Key에 JSON 형식의 사용자 정보가 String 형으로 저장되어 있다.

이런 방식으로 세션 정보를 저장하면, Key만 알고 있으면 Redis에서 해당 정보를 빠르게 조회할 수 있다.

 

GET session:abc123

# 결과: {"user_id":"AAAAAA"}

 

이처럼 Redis의 String형은 세션 데이터나 임시 정보를 저장하는 데 매우 효율적이다.

 

List형

List형은 Redis에서 순서가 있는 문자열 (String)의 컬렉션을 저장하는 자료형이다.

간단히 말해, 연결 리스트 (Linked List)와 비슷한 구조로 데이터를 저장하고 관리한다.

이러한 List는 중복을 허용하며, 데이터가 삽입되는 순서를 유지할 뿐만 아니라

양쪽 끝에서 데이터를 추가하거나 삭제할 수 있기 때문에

스택 (Stack) 또는 큐 (Queue)의 형태로도 활용된다.

 

 

이러한 List 자료형은 순서가 중요한 데이터나 빠른 삽입 /삭제가 필요한 상황에서 유용하게 사용된다.

 

대표적인 예시로는 최근 본 상품 목록 조회가 있다.

 

아래와 같이 사용자 ID 1001의 최근 본 상품 목록을

LPUSH를 통해 리스트의 맨 앞 (왼쪽)에 추가하고,

LPUSH recent:1001 "상품A"
LPUSH recent:1001 "상품B"
LPUSH recent:1001 "상품C"

 

LRANGE 명령어를 통해 최근 본 상품 3개를 조회하면,

LRANGE recent:1001 0 2

 

리스트의 0번 (가장 앞) 부터 2번까지, 최근 3개의 상품을 빠르게 조회하여 결과를 얻을 수 있다.

["상품C", "상품B", "상품A"]

 

또한, 오래된 항목을 삭제하려면 아래와 같은 방법 등으로 제한을 둘 수도 있다.

LTRIM recent:1001 0 4  # 최근 5개만 유지

 

이처럼 List형은 양쪽 끝에서 데이터를 빠르게 삽입 및 삭제할 수 있고,

삽입 순서를 유지하기 때문에 스택이나 큐와 같은 자료구조를 쉽게 구현할 수 있다는 장점이 있다.

하지만 리스트의 중간 데이터에 접근하거나 수정하는 데에는 시간이 오래 걸리기 때문에

사용 목적에 따라 다른 자료형과 비교하여 적절히 사용하는 것이 중요하다.

 

Set형

Set은 문자열의 집합으로, 집합의 키는 여러 값을 순서와 중복 없이 저장할 수 있다.

즉, 같은 값을 여러 번 저장해도 하나의 값으로 저장된다.

 

 

이러한 Set형은 일별 고유한 방문자를 계산하는 등

집합 간의 연산이 필요한 경우에 유용하게 활용되며,

O(1)의 시간 복잡도로 빠르게 데이터를 추가, 삭제, 검색할 수 있다.

 

예를 들어 웹 사이트에서 중복 없는 방문자 수를 구하고자 할 때에는 아래와 같이 할 수 있다.

 

SADD 명령어를 통해 Set에 데이터를 추가하고,

(이 때 Key는 visitors로 오늘의 방문자를 저장하는 Set이고, Value는 방문자의 IP 주소이다.)

SADD visitors "192.168.0.1"
SADD visitors "192.168.0.2"
SADD visitors "192.168.0.3"

 

SCARD 명령어를 통해 Set에 저장된 요소의 개수를 확인하면, 빠르게 방문자 수를 얻을 수 있다.

SCARD visitors

# 결과 : 2

 

이처럼 Set 형은 중복 데이터를 자동으로 제거해주기에 데이터 중복을 신경 쓰지 않고 저장할 수 있으며,

효율적인 집합 연산 및 빠른 연산이 가능하다는 장점이 있다.

 

Sorted Set형 (ZSet)

Sorted Set (ZSet)은 Set의 특성과 정렬 기능을 결합한 자료형이다.

중복을 허용하지 않는 데이터를 저장하면서, 각 요소에 점수를 부여하는 방식으로 자동으로 오름차순으로 정렬한다

 

 

이러한 특성 덕분에 Sorted Set 자료형은 랭킹 시스템, 우선순위 큐 등에 많이 활용된다.

 

예를 들어 게임의 유저 랭킹을 관리하고자 하는 경우 아래와 같이 할 수 있다.

 

ZADD 명령어를 통해 Sorted Set에 데이터를 추가하고,

ZADD game:leaderboard 500 "Player1"
ZADD game:leaderboard 600 "Player2"
ZADD game:leaderboard 450 "Player3"
ZADD game:leaderboard 250 "Player4"
ZADD game:leaderboard 150 "Player5"

 

ZREVRANGE 명령얼를 통해 상위 3명의 랭킹을 조회하면,

ZREVRANGE game:leaderboard 0 2 WITHSCORES

 

아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.

["Player2", 600, "Player1", 500, "Player3", 450]

 

이처럼 Sorted Set은 중복 없는 데이터를 점수 기반으로 자동 정렬하여

빠른 조회와 효율적인 순위 관리를 제공하는 자료형으로,

특정 요소의 순위를 O(log N)으로 빠르게 조회가 가능하다는 장점이 있다.

 

Hash형

Hash형은 하나의 키 (Key) 안에 여러 개의 필드(Field)와 값 (Value)를 저장하는 자료형으로,

프로그래밍 언어에서의 연관 배열이나 딕셔너리와 같은 자료구조로 이해하면 된다.

 

 

이러한 Hash형은 주로 사용자 정보나 상품 정보와 같은 데이터를 저장할 때 사용된다.

 

예를 들어 회원 정보를 저장하고자 할 때에는 아래와 같이 할 수 있다.

 

먼저, HSET 명령어를 통해 다음과 같이 유저 정보를 저장하면,

HSET user:1002 name "Bob" age "28" email "bob@example.com"

 

HGET 명령어를 통해 사용자 이름을 조회할 수도 있고,

HGET user:1002 name

"Bob"

 

HGETALL 명령어를 통해 특정 사용자의 모든 정보를 조회할 수도 있다.

HGETALL user:1002

1) "name"
2) "Bob"
3) "age"
4) "28"
5) "email"
6) "bob@example.com"

 

이처럼 Hash 자료형은 구조화된 데이터를 저장하고 관리하기 적합하며,

필드 단위로 빠르게 조회하고 수정할 수 있기에 메모리 효율성이 뛰어나서

웹 서비스와 애플리케이션에서 널리 활용된다.

 

 

 

 

결론

이번 글에서 소개한 String, List, Set, Sorted Set (ZSet), Hash 자료형은

각각의 특성과 장점을 살려서 효율적인 데이터 관리와 빠른 서비스 구현을 가능하도록 해준다.

 

자료형의 선택과 활용 방법은 서비스의 요구사항에 따라 다르기 때문에

각 자료형의 특징과 장점을 잘 이해하고 적절히 조합해서 사용한다면,

성능 향상과 효율적인 데이터 처리가 가능할 것이다.