Redis 캐시 설계 패턴 — 세션·조회수·피드를 위한 3가지 구조

Redis는 단순한 키-값 저장소가 아니다. 어떤 패턴으로 쓰느냐에 따라 성능 차이가 10배 이상 난다. 세션, 조회수 카운터, 피드 캐시 — 각각 최적의 패턴이 다르다.

## 1. Cache-Aside (Lazy Loading) — 조회 위주 데이터에

가장 범용적인 패턴. 캐시에 없으면 DB에서 가져와 저장, 있으면 캐시에서 반환.

```python
def get_user(user_id):
    cache_key = f"user:{user_id}"
    cached = redis.get(cache_key)
    if cached:
        return json.loads(cached)
    
    user = db.query("SELECT * FROM users WHERE id = %s", user_id)
    redis.setex(cache_key, 3600, json.dumps(user))  # TTL 1시간
    return user
```

> 💡 **핵심**: Cache-Aside는 **읽기 많고 쓰기 적은** 데이터에 최적. 캐시 미스 시 DB 부하가 집중되는 "Cache Stampede" 주의.

**Cache Stampede 방지**: 만료 직전 TTL 재설정 or Mutex Lock 적용.

```python
def get_user_safe(user_id):
    cache_key = f"user:{user_id}"
    lock_key = f"lock:user:{user_id}"
    
    cached = redis.get(cache_key)
    if cached:
        return json.loads(cached)
    
    # 락 획득 시도 (5초 TTL)
    if redis.set(lock_key, "1", nx=True, ex=5):
        user = db.query("SELECT * FROM users WHERE id = %s", user_id)
        redis.setex(cache_key, 3600, json.dumps(user))
        redis.delete(lock_key)
        return user
    else:
        time.sleep(0.1)
        return get_user_safe(user_id)  # 재시도
```

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## 2. Write-Through & Write-Behind — 세션 관리에

**Write-Through**: DB에 쓸 때 캐시도 동시에 갱신. 캐시와 DB 항상 동기화.

```redis
# 세션 저장 (Write-Through 패턴)
SET session:abc123 '{"user_id":42,"role":"admin","exp":1800000}' EX 1800
HSET session:abc123 last_seen "2026-04-25T08:47:00Z"

# 세션 조회
GET session:abc123

# 세션 만료 연장
EXPIRE session:abc123 1800
```

**Write-Behind (Write-Back)**: 캐시에 먼저 쓰고, 비동기로 DB에 반영. 쓰기 성능 극대화.

```python
# Write-Behind 큐 패턴
def update_user_profile(user_id, data):
    cache_key = f"user:{user_id}"
    redis.setex(cache_key, 3600, json.dumps(data))
    
    # 비동기 DB 갱신 큐에 추가
    redis.lpush("db_write_queue", json.dumps({
        "table": "users",
        "id": user_id,
        "data": data,
        "timestamp": time.time()
    }))
```

> 💡 **핵심**: Write-Through는 **일관성 우선**, Write-Behind는 **성능 우선**. 세션은 Write-Through, 로그성 데이터는 Write-Behind.

**TTL 전략**:
| 데이터 유형 | 권장 TTL | 이유 |
|---|---|---|
| 사용자 세션 | 30분~2시간 | 보안상 짧게 |
| 프로필·설정 | 1~24시간 | 변경 빈도 낮음 |
| 피드·타임라인 | 5~30분 | 실시간성 중요 |
| 정적 설정값 | 12~48시간 | 거의 변경 없음 |

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## 3. 조회수 카운터 — INCR 원자성 활용

Redis `INCR`은 원자적 연산이라 race condition 없이 정확한 카운터를 구현할 수 있다.

```redis
# 조회수 증가 (원자적)
INCR post:views:1042

# 조회수 조회
GET post:views:1042

# 일별 조회수 (날짜별 키 분리)
INCR post:views:1042:2026-04-25

# 상위 조회수 게시글 — Sorted Set 활용
ZINCRBY trending:posts 1 "post:1042"
ZREVRANGE trending:posts 0 9 WITHSCORES  # 상위 10개
```

**배치 DB 동기화** (주기적으로 Redis → DB 반영):

```python
def sync_view_counts():
    pattern = "post:views:*"
    for key in redis.scan_iter(pattern):
        post_id = key.split(":")[2]
        count = int(redis.get(key) or 0)
        if count > 0:
            db.execute(
                "UPDATE posts SET view_count = view_count + %s WHERE id = %s",
                count, post_id
            )
            redis.delete(key)  # 카운터 리셋
```

> 💡 **핵심**: 조회수처럼 **쓰기가 극도로 잦은** 데이터는 DB 직접 업데이트 대신 Redis INCR로 집계 후 주기적 동기화. DB 부하 90% 이상 감소 가능.

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## 4. 피드 캐시 — ZADD + ZREVRANGE

소셜 피드는 `Sorted Set`으로 타임스탬프 기반 정렬을 캐시한다.

```redis
# 피드 아이템 추가 (score = unix timestamp)
ZADD feed:user:42 1745556000 "post:1042"
ZADD feed:user:42 1745559600 "post:1098"

# 최신 20개 조회
ZREVRANGE feed:user:42 0 19

# 특정 시간 이후 피드만 조회
ZRANGEBYSCORE feed:user:42 1745550000 +inf

# 오래된 피드 정리 (30일 이전 삭제)
ZREMRANGEBYSCORE feed:user:42 -inf 1743000000
```

**캐시 무효화 전략**: 팔로잉 관계 변경, 게시글 삭제 시 관련 피드 키를 즉시 삭제하거나 TTL 짧게 유지.

```python
def invalidate_user_feed(user_id):
    redis.delete(f"feed:user:{user_id}")
    redis.delete(f"feed:user:{user_id}:cached_at")
```

캐시 무효화는 "세상에서 가장 어려운 두 가지 문제" 중 하나다 — 적절한 TTL 설정과 이벤트 기반 무효화를 함께 써야 안전하다.

Redis 캐시 설계 패턴 — 세션·조회수·피드를 위한 3가지 구조

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