(POC)Redis의 Pub/Sub과 Sorted Set을 이용한 비동기 선착순 시스템

Posted May 2, 2024 Updated Sep 20, 2025

By KIM SAN

7 min read

1.개요

Redis의 Pub/Sub과 Sorted Set을 이용하여 응모와 발급을 비동기로 분리한다
Sorted Set 자료구조의 특성을 이용하여 발급순서를 보장한다
- lua script로 동시성 문제를 해결한다

2.배경

이전에 소개한 Distributed Lock과 Redis를 이용한 선착순 쿠폰 시스템도 문제 없이 작동했습니다 (🔗)
그러나 위 구현은 일정 이상의 트래픽이 몰릴 경우 응모 Request가 Lock 획득에 실패하여 실패처리 되는 문제가 발생할 수 있습니다.
- 응모 실패 시 사용자는 다시 응모시도를 해야 하므로 이는 나쁜 고객경험으로 이어집니다.
위 문제 발생을 예방하기 위해 선제적으로 응모와 발급이 비동기로 분리된 선착순 시스템을 POC 형태로 제시했습니다

3.구현 상세

1)Pub/Sub 활용

Pub/Sub을 이용하여 응모 요청 발생 시 Worker가 발급을 진행하도록 구현하였습니다.
Worker는 Sorted Set에서 최신순으로 응모정보를 획득하여 쿠폰 발급을 진행합니다

2)Sorted set 및 lua script 활용

Sorted set을 queue로 사용하였습니다
- 비교적 빠른 시간복잡도로 (*logN) 특정 회원의 ‘대기순번’을 얻을 수 있기 때문에 Sorted set을 선택했습니다
- Sorted set의 ‘score’에 Timestamp를 넣어 응모순으로 발급이 진행되도록 구현하였습니다
  - ex) ZADD 이벤트ID TimeStamp 회원ID
queue의 POP에 해당하는 메소드는 동시성 문제를 해결하기 위해 lua script를 활용했습니다
- ZPOPMIN 이라는 명령어도 있지만 기존 레거시 시스템의 RedisTemplate 버전이 해당 명령어를 지원하지 않아 대안으로 lua script를 사용했습니다.
- (1)Sorted Set에 Value가 있는지 확인하고 (2)Value가 있다면 그 중 가장 Score가 낮은 Value를 ZREM으로 삭제하고 (3)해당 Value를 리턴하는 과정을 Atomic하게 처리해야 하기 때문입니다.
  *Redis는 싱글쓰레드로 작동하므로 lua script로 atomic한 연산이 보장됩니다

💡 lua script를 이용한 POP 구현 예시

  
  @Repository
  @RequiredArgsConstructor
  public class RedisQueue {
    private final RedisTemplate redisTemplate;
    
    private final String ZSET_PREFIX = "ZSET_PREFIX:";
    
    private DefaultRedisScript<List> popScript;
    
    public RedisQueueElement POP(String eventTypeCd) {
    
        String key = getKey(eventTypeCd);
    
        List<Object> result = (List<Object>) redisTemplate.execute(popScript, Collections.singletonList(key));
    
        if (result.get(0) == null) {
            return null;
        }
    
        String value = (String) result.get(0);
        Long score = (Long) result.get(1);
        return new RedisQueueElement(value, score);
    
    }
    
    @PostConstruct
    public void init() {
    
        String script =
      "local key = KEYS[1]\n" +
      "local result = redis.call('ZRANGE', key, 0, 0, 'WITHSCORES')\n" + //ZRANGE 명령어로 value,score 조회
      "if #result > 0 then\n" + //만약 조회 결과가 존재한다면
        "redis.call('ZREM', key, result[1])\n" + //ZREM 명령어로 Sorted set에서 value 삭제
        "return {result[1], result[2]}\n" + //value와 score 리턴
      "else\n" + //만약 조회 결과가 없다면
      "    return nil\n" + //null 리턴
      "end";
    
        // RedisScript 객체 설정
        popScript = new DefaultRedisScript<>();
        popScript.setScriptText(script);
        popScript.setResultType(List.class);
    }
  }

3)전체 프로세스 요약

(1) 사용자가 응모 요청

(2) 요청을 queue(Sorted set)에 저장

(3) Pub/Sub으로 worker에게 message send

(POC)Redis의 Pub/Sub과 Sorted Set을 이용한 비동기 선착순 시스템

1.개요

2.배경

3.구현 상세

1)Pub/Sub 활용

2)Sorted set 및 lua script 활용

3)전체 프로세스 요약

4.왜 Redis의 Pub/Sub과 Sorted set을 선택했는가?

5.장점

6.단점

7.마치며

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