[AWS] Developer Associate #5 ElastiCache

Cache와 Caching

• 컴퓨터 과학에서 캐시(Cache)는 일시적으로 데이터를 저장하는 고속 데이터 스토리지 계층입니다.
• 캐싱(Caching)은 캐시 또는 임시 저장 위치에 데이터를 저장하여 보다 빠르게 액세스할 수 있도록 하는 프로세스입니다.
• 캐시와 캐싱의 주요 목적은 더 느린 스토리지에 접근하는 것을 줄임으로써 성능을 높이는 것입니다.
• 캐싱을 사용하면 이전에 검색하거나 계산한 데이터를 효율적으로 재사용할 수 있습니다.
• 속도를 위해 용량을 절충하는 캐시는 일반적으로 전체 데이터를 저장하지 않고 데이터의 일부분만 저장합니다.
• 캐시는 OS, CDN, DNS, 웹 애플리케이션, 데이터베이스 등 다양한 곳에서 활용되고 있습니다.
• 캐시의 데이터는 일반적으로 RAM(Random Access Memory)과 같이 빠르게 액세스할 수 있는 하드웨어에 저장됩니다.
• 원하는 데이터가 캐시에 존재하는 경우를 캐시 적중(cache hit)이라고 하며, 원하는 데이터가 캐시에 존재하지 않는 경우를 캐시 비적중(cache miss)이라고 합니다.
• 캐시 적중률(hit rate)를 높이기 위해서는 TTL(Time to Live)과 캐시 알고리즘을 적절히 사용하는 것이 좋습니다.
• AWS는 In-memory cache 서비스로 ElastiCache와 In-memory database로 MemoryDB를 제공합니다.

Caching Best Practices

• 데이터가 캐싱에 적합한지 확인해야합니다. 데이터가 자주 변경되거나 데이터 구조에 따라 캐싱이 적절하지 않을 수 있습니다.
• Lazy caching 또는 lazy population, cache-aside라고 하는 캐싱 디자인 패턴은 가장 널리 사용되는 캐싱 형태입니다.
• Lazy caching은 원하는 데이터가 캐시에 있는지 확인하고 데이터가 없다면 origin에 쿼리하여 데이터를 확인하고 캐시에 저장하는 방식입니다.

• Write-through는 origin에 데이터가 업데이트될 때 실시간으로 캐시를 업데이트하는 전략입니다.

• Write-through로 갱신되는 cache 외에 모든 캐시에 TTL(Time to Live)를 적용하는 것이 좋습니다.

ElastiCache

• ElastiCache는 Redis와 Memcached와 완벽하게 호환되는 완전 관리형 In-memory cache 서비스입니다.
• ElastiCache는 읽기 속도가 느린 디스크에서 데이터를 읽는 대신 읽기 속도가 빠른 메모리에서 데이터를 읽도록 하여 읽기 작업이 많은 애플리케이션의 성능을 향상시킵니다.
• ElastiCache는 애플리케이션 및 데이터베이스의 성능을 향상시키는 캐시로 사용되거나 세션 저장소, 게임 순위 대시보드, 애널리틱스 데이터 저장소 등의 임시 데이터 스토어로 사용됩니다.
• ElastiCache는 CloudWatch 모니터링와 통합되어 캐시 리소스와 관련된 주요 성능 지표에 대한 향상된 가시성을 제공합니다.
• ElastiCache는 엔터프라이즈급 보안 및 신뢰성을 제공합니다.

ElastiCache Serverless

• ElastiCache Serveless는 인프라 프로비저닝이나 용량 계획(capacity planning) 없이 ElastiCache를 시작할 수 있는 옵션으로 2023년 re:Invent에서 공개되었습니다.
• 메모리 및 네트워크 사용률을 모니터링하여 적절한 용량 계획을 세우는 과정 없이도 가장 까다로운 워크로드에 대해 캐시를 운영할 수 있습니다.
• ElastiCache Serverless는 여러 가용 영역에 걸쳐 데이터를 자동으로 복제하고 각 캐시에 대해 99.99% 가용성 서비스 수준 계약(SLA)을 제공합니다.
• ElastiCache는 선결제 비용이 없고 사용한 리소스 만큼의 비용만 지불하면 됩니다. 비용은 데이터 스토리지와 ElastiCache Processing Units(ECPUs)으로 산정됩니다.

ElastiCache Redis와 Memcached

• Redis 엔진은 backup과 restore, fail-over을 지원하지만 Memcached 엔진은 지원하지 않습니다.
• Redis 엔진은 replication을 통해 여러개의 복제본으로 읽기를 확장할 수 있으나 Memcached 엔진은 지원하지 않습니다.
• Redis 엔진은 싱글 스레드이지만 Memcached 엔진은 멀티 스레드를 지원합니다.
• Redis 엔진은 Memcached 엔진에 비해 list, set, sorted set, hyperloglogs 등 다양한 데이터 구조를 지원합니다.
• Redis 엔진은 Lua 스크립팅, Geospatial 데이터, Pub/Sub 메시징을 지원하지만 Memcached 엔진은 지원하지 않습니다.

ElastiCache Redis와 MemoryDB Redis

• ElastiCache Redis는 일반적으로 데이터베이스 및 데이터 스토어의 데이터를 캐시하는 데 사용되는 서비스입니다. 워크로드를 캐싱하여 데이터 읽기 속도를 가속화하려면 ElastiCache Redis를 사용합니다.
• MemoryDB Redis는 내구성이 뛰어난 in-memory 데이터베이스로 초고속 데이터베이스가 필요한 경우 사용합니다. 내구성과 성능을 위해 데이터베이스를 캐시로 대체하고자 한다면 MemoryDB를 사용합니다.