NoSQL 데이터베이스와 관계형 데이터베이스의 차이

관계형 데이터베이스의 특징

SQL을 사용하면 누구나 똑같이 데이터를 조작할 수 있으므로, 현재는 사실상 데이터 저장소 표준이 되었습니다.

관계형 데이터베이스의 강점

  • 데이터의 일관성을 보증할 수 있다(트랜잭션)
  • 정규화를 전제로 하므로 갱신 비용이 적다
  • JOIN이나 복잡한 검색 조건으로 검색할 수 있다
  • 오래된 기술이라 실적과 노하우가 축적되어 있다.

관계형 데이터베이스의 약점

  • 단순하고 빠르게 결과를 반환한다
  • 대량의 데이터를 저장하여 처리한다
  • 갱신이 발생하는 테이블에서 인덱스를 작성하고 스키마를 변경한다
  • 칼럼을 결정하기 어렵다

Redis

Redis는 이탈리아의 살바토레 산필리포가 개발한 오픈 소스 소프트웨어입니다. Key-Value 저장소라는 의미에서 맴캐시드와 비슷하지만, 메모리 기반으로 휘발성이면서 영속성을 지원하는 특징이 있습니다.

Redis를 사용하는 이유

  • 영속화 기능이 있다

    • 메모리에서 데이터의 스냅샷을 임의의 조건에서 파일로 저장합니다. 기본으로 15분에 1개 이상, 5분에 10개 이상, 1분에 1만개 이상 Key를 변경할 때는 파일로 저장하는데, 저장 조건은 자유롭게 변경할 수 있습니다.

  • 다양한 형식의 데이터를 다룰 수 있다

    • Redis에서는 문자열형, 리스트형, 세트형, 정렬된 세트형, 해시형 같은 다양한 데이터형이 준비되어 있어 용도에 맞게 이용할 수 있습니다.

  • 아토믹하게 처리할 수 있다

    • 이것은 간단하게 말해 ‘일련의 처리를 한 번의 명령으로 처리’하는 것입니다.

Redis 설치

$ sudo su - 
$ yum -y install redis

Redis-cli 사용

Redis에는 redis-cli 커맨드라인 클라이언트가 있습니다. redis-cli를 사용해서 데이터를 저장하거나 읽을 수 있습니다.

$ redis-cli

Ruby에서 Redis 사용

redis gem의 사용

$ gem install redis
  • 통째로 저장하기
require 'rubygems'
require 'redis'

redis = Redis.new

redis.set 'bar',[1,2,3]
p redis.get 'bar'

# => "[1,2,3]"
  • json 저장하기
require 'rubygems'
require 'redis'
require 'json'

redis = Redis.new

redis.set 'foo',[1,2,3].to_json
p JSON.parse(redis.get('foo'))

# => [1,2,3]

순위 정보 다루기

특정 사용자나 특정 상품이 지금 몇 번째 순위인지 나타내고 싶을 때는 번거롭습니다. 순위 목록을 가져온 후 특정 사용자나 상품이 어디에 있는지 몇 번이고 루프를 돌려서 찾아내는 끈기가 필요합니다.

반면에 Redis의 정렬된 세트형을 사용하면 간단하고 빠르게 순위 정보를 알 수 있으므로 편리합니다.

require 'rubygems'
require 'redis'

redis = Redis.new

(1..10).each do |user_id|
		redis.zadd('ranking', rand(100), user_id)
end
redis-commander

Redis안에 실제로는 어떻게 데이터가 존재하는지 확인해보고 싶을때 사용합니다.

npm 커맨드를 사용할 수 있는 상태라면 다음과 같이 설치가 가능합니다.

$ sudo yum -y install npm 
$ npm install -g redis-commander
각 요소의 순위 반환

다음의 코드는 임의의 키 중에서 각 요소의 내림차순 순위를 반환합니다. 순위는 0부터 시작합니다. 가장 스코어가 높은 요소가 0이 되므로 1을 더하고 있습니다.

require 'rubygems'
require 'redis'

redis = Redis.new

p redis.zerevrank('ranking', 4) + 1

# => 3
각 요소의 스코어 반환
require 'rubygems'
require 'redis'

redis = Redis.new

p redis.zscore('ranking', 4)

# => 67.0
순위 반환
require 'rubygems'
require 'redis'

redis = Redis.new

p redis.zrevrange('ranking', 0, 9)

# => ["1", "2", "4", "5", "7", "10", "9", "3", "8", "6"]
순위 갱신
activities.each do |activity|
	redis.zadd('ranking_tmp', activity.score, activity.user_id)
end
redis.rename('ranking_tmp', 'ranking')
  • 정렬된 세트형 조작 커맨드
커맨드 설명
zadd 각 요소를 등록한다.
zrevrank 각 요소의 순위를 반환한다.
zscore 각 요소의 스코어를 반환한다.
zrevrange 지정한 범위의 요소를 반환한다.

MongoDB

MongoDB는 10gen에서 개발한 고성능과 확장성이 특징인 오픈 소스 소프트웨어입니다. 도큐먼트 지향 데이터베이스라고도 합니다.

MongoDB를 사용하는 이유

  • MongoDB의 장점

    • 스키마를 고정하지 않아도 된다
    • 검색을 유연하게 할 수 있다
스키마를 고정하지 않아도 된다

MongoDB는 데이터를 저장할 때 데이터 구조를 포함하여 통째로 BSON(JSON을 바이너리화 한 것)형식으로 저장하고, 그 데이터를 특정 키와 연결합니다. 이런 설계 덕분에 스키마를 정의할 필요가 없습니다. 다만, 데이터 처리 방법이 다르므로 표현하는 용어도 다릅니다. 관계형 데이터베이스의 테이블을 MongoDB에서는 컬렉션, 관계형 데이터베이스의 레코드를 MongoDB에서는 도큐먼트라고 합니다.

검색을 유연하게 할 수 있다

스키마는 정의하지 않지만, 임의의 키에서 관계형 데이터베이스처럼 검색도 유연하게 할 수 있습니다. 정규식 표현 검색과 배열 중 특정 값이 포함되어 있는지 다양한 조건으로 검색할 수 있습니다. 이런 검색의 유연성을 MongoDB의 매우 편리한 점입니다.

MongoDB의 설치

$ vi /etc/yum.repos.d/mongodb-org-3.0.repo
# 다음 내용으로 저장소를 추가한다
[mongodb-org-3.0]
name=MongoDB Repository
baseurl=http://repo.mongodb.org/yum/redhat/$releasever/mongodb-org/3.0/x86_64/
gpgcheck=0
enabled=1

# 다음 커맨드로 mongoDB를 설치한다
$ yum -y install mongodb-org

mongo 셸 사용

MongoDB를 작동한 상태에서 mongo 커맨드를 실행하면 mongo 셸이 시작합니다. mongo 셸을 사용해서 기본적인 처리를 테스트해봅니다.

$ mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test # 인수를 지정하지 않으면 test 데이터베이스에 접속한다
Welcome to the MongoDB shell

> show dbs
> local 0.078GB
> show collections

데이터를 저장하기

> db.users.save({name: "yoon"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show dbs
local 0.078GB
test  0.078GB
> show collections
system.indexes
users

Ruby로 MongoDB 사용

mongo-ruby-driver gem을 사용해보기

$ gem install mongo

이 gem을 사용해서 간단하지만 컬렉션 목록을 표시하고 데이터베이스에 쓰기, 읽기 등 처리를 테스트해보기

require 'rubygems'
require 'mongo'

# mydb 데이터베이스에 접속한다
connection = Mongo::Client.new([ '123.0.0.1:222' ], :database => 'mydb')
db = connection.database

# 아직 이 시점에서는 컬렉션이 없다
p db.collection_names
# => []


users = db.collection('users')

(201..300).each do |i|
	users.insert_one(name:"yoon"#{i}")
end

p db.collection_names
# => ["users", "system.indexes"]
p users.count
# => 100

# name이 yoon299인 데이터를 추출한다

users.find(name: 'yoon299').each { |row| p row }
# => {"_id"=>BSON::ObjectId('2345234534346344'), "name"=>"yoon299"}

# name의 맨 끝이 0인 데이터를 5개 추출한다 
users.find(name: /0$/).limit(5).each { |row| p row }

로그 기록

사용자 ID와 액세스한 경로, 등록 일시, 액세스 IP를 기록한다고 가정하면, 코드는 다음과 같습니다.

require 'rubygems'
require 'mongo'

connection = Mongo::Client.new([ '127.0.0.1:1111' ], :database => 'mydb')
db = connection.database

logs = db.collection('logs')

logs.insert_many([
{user_id: user.id},
{path: '/users/12/books?type=comic'},
{registered_at: user.registered_at}, 
{ip_address: '192.168.33.1'}
])