Database & JPA

Redis에는 GC가 있나? 없다면 어떻게 불필요한 데이터를 삭제? Redis의 데이터 만료(expire) 정책은 어떻게 동작하나요? (Active vs Passive)

JAVA의 GC, 특히 'Stop-the-World는 애플리케이션의 응답 시간에 큰 영향을 줄 수 있다.

Redis는 싱글 스레드(Single-Threaded) 이벤트 루프 모델로 동작하기 때문에, 만약 GC처럼 무거운 작업이 중간에 끼어들어 스레드를 멈추게 된다면 그 시간 동안 다른 모든 클라이언트의 요청을 처리할 수 없게 된다. 따라서 Redis는 더 명시적이고 제어 가능한 방식으로 메모리를 관리한다.

Redis의 데이터 만료(Expiration) 설정을 통해 특정 키(key)에 대한 유효 시간(TTL, Time To Live)를 설정할 수 있다. 이 만료된 키를 삭제하는 방식은 크게 두 가지가 있다.

  1. 소극적 삭제

    1. 동작 방식 : 클라이언트가 만료된 키에 접근하려고 시도할 때, Redis는 그제서야 "어? 이 키 유효시간 지났네? 라고 확인하고 그 순간 데이터를 삭제한 뒤, 클라이언트에게는 데이터가 없는 것처럼 (nil)을 반환한다.

    2. 장점 : CPU 자원을 거의 사용하지 않는다. 키에 접근할 때만 확인하므로 평소에는 부하가 없다.

    3. 단점 : 만약 만료된 키에 아무도 영원히 접근하지 않는다면 , 그 데이터는 메모리에서 절대 삭제되지 않고 계속 공간을 차지하게 된다. (메모리 누수 발생)

  2. 적극적 삭제

    소극적 방식의 단점을 보완하기 위해, Redis는 주기적으로 알아서 만료된 키를 찾아 삭제하는 작업을 수행합니다.

    • 동작 방식: Redis는 내부적으로 1초에 10번(10Hz, 설정 가능) 정도 주기적으로 다음 작업을 수행합니다.

      1. 만료 설정이 있는 키들 중에서 무작위로 몇 개를 샘플링합니다.

      2. 샘플링된 키들 중에서 만료 시간이 지난 키들을 삭제합니다.

      3. 만약 삭제된 키의 비율이 특정 기준(예: 25%)을 넘으면, 이 과정을 다시 반복합니다.

    • 장점: 아무도 접근하지 않는 만료된 키들도 결국에는 삭제되므로, 메모리 누수를 방지할 수 있습니다.

    • 단점: 주기적으로 CPU 자원을 사용합니다. 하지만 전체 키를 다 검사하는 것이 아니라 무작위 샘플링 방식을 사용하고, 작업 시간과 CPU 사용률에 제한을 두어 매우 짧은 시간 안에 작업을 끝내도록 설계되었습니다. 이를 통해 싱글 스레드에 주는 부하를 최소화합니다.

만약 메모리가 꽉 차면? (메모리 교체 정책, Eviction Policy)

만료 시간이 설정되지 않은 데이터들이 계속 쌓여서 Redis의 최대 메모리(maxmemory) 설정에 도달하면 어떻게 될까요? 이때 Redis는 새로운 데이터를 저장할 공간을 확보하기 위해, 설정된 메모리 교체 정책(Eviction Policy)에 따라 기존 데이터를 강제로 삭제합니다.

대표적인 정책들은 다음과 같습니다.

  • noeviction (기본값): 아무것도 삭제하지 않고, 새로운 쓰기 작업에 대해 에러를 반환합니다.

  • allkeys-lru: 모든 키 중에서 가장 최근에 사용되지 않은(LRU, Least Recently Used) 키부터 삭제합니다. (가장 널리 쓰이는 정책)

  • volatile-lru: 만료 시간이 설정된 키들 중에서만 가장 최근에 사용되지 않은 키를 삭제합니다.

  • allkeys-random: 모든 키 중에서 무작위로 키를 삭제합니다.

  • volatile-ttl: 만료 시간이 설정된 키들 중에서 남은 TTL이 가장 짧은 키부터 삭제합니다.

  1. 인덱스(Index)의 자료구조로 B-Tree를 사용하는 이유는 무엇인가요? 해시 테이블보다 어떤 장점이 있나요?

  2. 클러스터형 인덱스(Clustered Index)와 비클러스터형 인덱스(Non-clustered Index)의 차이점을 설명해주세요.

  3. 쿼리 실행 계획(Query Execution Plan)이란 무엇이며, 옵티마이저가 인덱스를 사용하지 않는 경우는 어떤 경우일까요?

  4. 트랜잭션의 4가지 격리 수준(Isolation Level)에 대해 설명하고, 각 수준에서 발생할 수 있는 문제점(Dirty Read, Phantom Read 등)을 설명해주세요.

  5. JPA의 N+1 문제란 무엇이며, 이를 해결하기 위한 3가지 방법(Fetch Join, @EntityGraph, Batch Size)을 설명해주세요.

  6. 데이터베이스 정규화(Normalization)의 목적은 무엇이며, 제1, 제2, 제3 정규형에 대해 설명해주세요.

  7. 반정규화(Denormalization)는 언제 필요한가요? 정규화와의 트레이드오프 관계를 설명해주세요.

  8. DB 복제(Replication)의 목적은 무엇이며, Master-Slave 구조에서 복제 지연(Replication Lag)이 발생했을 때 어떤 문제가 생길 수 있나요?

  9. JPA의 즉시 로딩(EAGER)과 지연 로딩(LAZY)의 차이점은 무엇이며, 왜 지연 로딩 사용이 권장되나요?

  10. JPA의 양방향 연관관계에서 '연관관계의 주인'은 왜 필요한가요?

  11. SELECT * 사용을 지양해야 하는 이유는 무엇인가요? (성능, 네트워크, 애플리케이션 관점에서)

  12. UNION과 UNION ALL의 차이점은 무엇인가요?

  13. TRUNCATE, DELETE, DROP 명령어의 차이점을 설명해주세요.

  14. NoSQL이 관계형 데이터베이스(RDBMS)에 비해 갖는 장단점은 무엇인가요?

  15. Redis와 같은 In-Memory DB가 일반적인 디스크 기반 DB보다 빠른 이유는 무엇인가요?

  16. Redis의 자료구조(String, List, Set, Sorted Set, Hash)에 대해 설명하고, 각각 어떤 용도로 사용하기에 적합한가요?

  17. 캐시(Cache) 전략 중 Look Aside, Write Through, Write Back 방식의 차이점을 설명해주세요.

  18. JPA의 save() 메서드는 INSERT 쿼리를 즉시 실행하나요? 그렇지 않다면 언제 실행되나요?

  19. 데이터베이스 커넥션 풀(DBCP)을 사용하는 이유는 무엇인가요?

  20. exists와 count 쿼리 중 어느 것이 더 효율적이며, 그 이유는 무엇인가요?

  21. 인덱스를 설계할 때 고려해야 할 사항은 무엇인가요? (예: 카디널리티, 조회/수정 비율, 복합 인덱스 순서)

  22. Covering Index란 무엇이며, 쿼리 성능에 어떤 이점을 주나요?

  23. MVCC(Multi-Version Concurrency Control)란 무엇이며, 데이터베이스가 어떻게 동시성을 처리하는지 설명해주세요.

  24. 데이터베이스 샤딩(Sharding)과 파티셔닝(Partitioning)의 차이점은 무엇인가요?

  25. JPA의 @OneToMany 관계에서 orphanRemoval = true 옵션과 CascadeType.REMOVE의 차이점은 무엇인가요?

  26. JPA의 프록시(Proxy) 객체란 무엇이며, == 비교 대신 instanceof를 사용해야 하는 이유는 무엇인가요?

  27. JPA에서 값 타입(Embeddable Class)을 사용하는 이유는 무엇이며, 값 타입 컬렉션의 단점은 무엇인가요?

  28. 데이터베이스 락(Lock)에는 어떤 종류가 있으며(공유 락, 배타 락), 비관적 락(Pessimistic Lock)과 낙관적 락(Optimistic Lock)의 차이점을 설명해주세요.

  29. Redis의 pub/sub 기능은 어떻게 동작하며, Kafka와 같은 전문 메시지 큐와 비교했을 때 어떤 차이점이 있나요?

  30. Redis의 트랜잭션(MULTI/EXEC)은 RDBMS의 트랜잭션과 어떻게 다른가요? 롤백(Rollback)을 지원하나요?

  31. 대용량 테이블에서 DELETE 쿼리를 직접 실행하는 대신 다른 방식을 사용한다면 어떤 방법이 있을까요?

  32. EXPLAIN 결과에서 type 컬럼이 의미하는 바는 무엇이며, ALL, index, range, ref, eq_ref, const 순으로 성능을 비교 설명해주세요.

  33. VARCHAR와 CHAR 타입의 차이점은 무엇이며, 어떤 경우에 각각을 사용하는 것이 좋을까요?

  34. TIMESTAMP와 DATETIME 타입의 차이점은 무엇인가요?

  35. Collation이란 무엇이며, 왜 중요한가요?

  36. JPA의 Auditing 기능(@CreatedDate, @LastModifiedDate)을 활성화하는 방법에 대해 설명해주세요.

  37. JPA의 @Formula 어노테이션은 어떤 경우에 유용하게 사용할 수 있나요?

  38. JDBC(Java Database Connectivity)의 동작 원리에 대해 설명해주세요.

  39. 데이터베이스 이중화(Replication) 구성에서, Master DB에 장애가 발생했을 때 어떻게 대처해야 할까요? (Failover)

  40. HAVING 절과 WHERE 절의 차이점은 무엇인가요?

  41. JOIN의 종류(Inner, Left Outer, Right Outer, Full Outer)에 대해 설명하고, 언제 사용해야 하는지 설명해주세요.

  42. JPA의 영속성 컨텍스트(Persistence Context)가 제공하는 4가지 이점(1차 캐시, 동일성 보장, 쓰기 지연, 변경 감지)에 대해 설명해주세요.

  43. JPA에서 @ManyToOne 관계의 기본 Fetch 전략이 EAGER인 이유는 무엇이라고 생각하시나요?

  44. AUTO_INCREMENT와 SEQUENCE의 차이점은 무엇인가요?

  45. 데이터베이스 뷰(View)를 사용하는 이유와 장단점에 대해 설명해주세요.

  46. 스토어드 프로시저(Stored Procedure)의 장단점에 대해 설명해주세요.

  47. JPA에서 상속 관계 매핑 전략 3가지(조인, 단일 테이블, 테이블별 클래스)의 장단점을 비교 설명해주세요.

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  49. GROUP BY의 동작 원리에 대해 설명해주세요.

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