Redis Race Condition 해결: INCR/EXPIRE의 함정과 Lua 스크립트의 완벽한 대안

핵심 기술

Redis의 INCR과 EXPIRE 명령어를 개별적으로 사용할 때 발생할 수 있는 치명적인 경쟁 상태(race condition)를 분석하고, Lua 스크립트를 통해 이를 해결하는 방법을 제시합니다.

기술적 세부사항

• 문제점 분석: 두 개의 개별 Redis 명령어 (INCR, EXPIRE)를 순차적으로 실행할 때 발생하는 경쟁 상태:
  • 동시에 여러 요청이 같은 키에 접근 시, INCR 결과가 예상과 다르게 나올 수 있습니다.
  • 첫 번째 요청이 INCR 후 count === 1 조건을 만족하여 EXPIRE를 설정하지만, 두 번째 요청이 INCR 후 count !== 1이 되어 EXPIRE를 설정하지 않는 경우, 의도치 않게 TTL이 설정되지 않는 상황이 발생합니다.
  • 다른 순서에서는 TTL이 초기화되어 의도보다 더 긴 시간 동안 카운터가 유효하게 될 수 있습니다.
• Redis 트랜잭션(MULTI/EXEC)의 한계:
  • MULTI/EXEC는 명령어를 묶지만 조건부 실행이 불가능합니다 (INCR이 1일 때만 EXPIRE 실행 불가).
  • 명령어 간 원자성(atomicity)이 보장되지 않아, 다른 클라이언트가 명령어 사이에 끼어들어 상태를 변경할 수 있습니다.
• Lua 스크립트의 해결책:
  • Redis Lua 스크립트는 서버에서 단일 원자적 연산으로 실행됩니다.
  • INCR 실행 후 반환된 값에 따라 EXPIRE를 조건부로 실행하는 로직을 서버 단에서 처리합니다.
  • 예시 스크립트: local count = redis.call("INCR", KEYS[1]); if count == 1 then redis.call("EXPIRE", KEYS[1], ARGV[1]); end; return count
• 구현 예시 (ioredis): redis.fire("eval", luaScript, 1, failureKey, WINDOW_SEC)를 사용하여 Lua 스크립트를 실행하는 방법을 보여줍니다.

개발 임팩트

• 경쟁 상태 제거: 동시성 환경에서도 안정적인 상태 관리가 가능해집니다.
• 성능 향상: 여러 네트워크 왕복을 줄여 Redis 호출 효율을 높입니다.
• 코드 간결성: 복잡한 비즈니스 로직을 Redis 서버로 옮겨 클라이언트 코드를 단순화합니다.
• 운영 안정성: 프로덕션 환경에서 발생할 수 있는 디버깅 비용을 절감하고 서비스 안정성을 높입니다.

커뮤니티 반응

해당 콘텐츠는 커뮤니티 반응을 직접적으로 언급하고 있지는 않지만, 제시된 문제는 많은 개발자가 실무에서 직면하는 흔한 이슈이며 Lua 스크립트 활용은 개발자 커뮤니티에서 널리 인정받는 효과적인 해결책 중 하나입니다.