Redis Cache 적용 : Redis Cache를 활용한 학습 데이터 TTL 관리

단어 학습 기능을 구현하며 오늘 학습할 단어는 반복 조회가 가능해야하고

이전(yesterday) 또는 이후 학습할 단어(tomorrow)와 명확히 구분되도록 해야 했다.

이를 해결하기 위해 Redis Cache를 도입했다.

캐시를 활용하며 발생할 수 있는 다양한 예외 상황을 고려한 뒤

자정까지 남은 시간을 TTL(Time-To-Live)로 설정 + 학습한 데이터는 즉시 Study 테이블에 db 저장하는 방식을 채택했다.

Redis Cache 도입 배경

학습 기능 구현 시 다음과 같은 요구사항을 충족해야 했다.

1. 오늘 학습할 단어는 당일 동안 계속 조회될 수 있어야 한다.

2. 자정 이후에는 새로운 학습 단어 목록이 제공되어야 한다.

3. 데이터베이스(DB) 조회를 최소화해야 한다.

이를 해결하기 위해 Redis Cache를 적용하고 자정까지 남은 시간을 TTL로 설정했다.

  
[Redis Cache Config]
TTL을 오늘 자정까지 남은 시간으로 설정

[Service]
@Cacheable을 활용하여 db 조회 최소화

<method>
Study 테이블에서 가장 최근 날짜 컬럼을 조회해서
if (만약 오늘 날짜가 아니라면) {
    1. 기존 로직과 동일하게 조회
    2. Study에 해당 목록들을 db에 저장한다.
} else { // 오늘 날짜라면
    Study에서 오늘 날짜에 해당하는 단어 목록을 가져와서 reutrn한다.
}

구현 과정

1. Entity

Study 테이블에 학습 날짜를 구분하기 위한 date 컬럼을 추가했다.

  
@Column
private LocalDate date;

SQL 변경

  
ALTER TABLE study ADD COLUMN date DATE;

2. Redis Cache Config 설정

TTL은 오늘 자정까지 남은 시간을 계산하여 설정했다.

  
@Configuration
@EnableCaching // 캐시 기능 활성화
public class RedisConfig {

    @Value("${spring.data.redis.host}")
    private String redisHost;

    @Value("${spring.data.redis.port}")
    private int redisPort;

    @Bean
    public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() {
        return new LettuceConnectionFactory(redisHost, redisPort);
    }

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        // 자정까지 남은 시간을 계산
        LocalTime midnight = LocalTime.MIDNIGHT;
        Duration ttl = Duration.between(LocalDateTime.now(), LocalDateTime.now().toLocalDate().atTime(midnight).plusDays(1));

        RedisCacheConfiguration cacheConfig = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
                .disableCachingNullValues()
                .serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new StringRedisSerializer()))
                .serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer()))
                .entryTtl(ttl); // 자정까지 남은 시간을 TTL로 설정

        return RedisCacheManager.builder(redisConnectionFactory())
                .cacheDefaults(cacheConfig)
                .build();
    }
}

3. DB 조회 쿼리

1. 가장 최근 날짜를 조회하기 위해 max() 사용

  
@Query("SELECT max(s.date) FROM Study s WHERE s.user.id = :userId")
LocalDate findLastDay(Long userId);

2. 오늘 날짜의 학습 데이터 조회

  
@Query("select s from Study s where s.date = :today and s.user.id = :userId")
List<Study> findLastDayForStudy(LocalDate today, Long userId);

3. meaningId에 해당하는 Sentence 데이터 조회

  
@Query("select st from Sentence st where st.meaning.id = :meaningId")
Sentence findBySentence(Long meaningId);

4. Service

  
@Cacheable(key="#username", value = "getStudyWord", unless = "#result==null", cacheManager = "cacheManager")
public List<StudyResponseDto> getStudyWord(String username) {
    LocalDate date = studyRepository.findLastDay(user.getId());
    LocalDate today = LocalDate.now();
    if( date==null || !date.isEqual(today) ){ // 오늘 날짜가 아니라면 학습하지 않은 데이터 10개 조회
        // 기존 로직 생략
        studyRepository.saveAll(studyList); // study 테이블에 데이터 저장  
    } else { // 오늘 날짜라면 Study 테이블에서 조회
        List<Study> study = studyRepository.findLastDayForStudy(today, user.getId());
    }
}

@Cacheable을 활용해 DB 조회를 최소화했다.

오늘 날짜와 가장 최근 학습 날짜를 비교해 조건에 따라 DB에서 데이터를 조회하거나 새 데이터를 생성했다.

TTL 값 검증

TTL 설정이 제대로 적용되었는지 확인하기 위해 아래 코드를 작성했다.

  
LocalTime midnight = LocalTime.MIDNIGHT;
Duration ttl = Duration.between(LocalDateTime.now(), LocalDateTime.now().toLocalDate().atTime(midnight).plusDays(1));
log.info("ttl : " + ttl); // ttl : PT27M40.0414405S (출력 예시)  

P : “Period”를 나타내는 시작 문자 (기간을 나타냄)
T : 시간 정보를 시작하는 표시
H: 시간(hours)
M: 분(minutes)
S: 초(seconds)

27M → 27분

40.0414405S → 40초와 소수점 이하로 0.0414405초를 의미

PT27M40.0414405S는 현재 시점에서 자정까지 남은 시간이 27분 40초 정도 남았다고 보면 된다.

Front : LocalStorage TTL 설정

서버에 단어를 요청하기 전에 localStorage에 값이 있는지 체크해 서버 요청을 최소화 시켰었다.

하지만 학습 단어 데이터는 하루 동안 유효하므로 localStorage에 TTL을 설정했다.

localStorage TTL 설정

  
function getStudyWords(){
    // 일부 코드 생략
    const now = new Date();
    const midnight = new Date(now.getFullYear(), now.getMonth(), now.getDate() + 1, 0, 0, 0); // 다음 날 자정
    const ttl = midnight.getTime() - now.getTime(); // 밀리초 단위 남은 시간
    setTTL(username,JSON.stringify(response), ttl)
}

function setTTL(username, value, ttl){
    const expiry = Date.now() + ttl; // 현재 날짜 + TTL(ms)
    const item = {
        value, // 저장할 데이터
        expiry // 만료 시간
    };
    localStorage.setItem(username, JSON.stringify(item));
}

Redis Cache와 LocalStorage를 활용해 학습 단어의 유효 기간을 관리함으로써 서버와 DB의 부하를 최소화했다.

특히 오늘 자정까지 남은 시간을 TTL로 설정함으로써 학습 데이터의 유효성을 유지하는 동시에 효율성을 확보할 수 있었다.

Redis cache를 활용한 학습 데이터