📚 PHP 최상급 - 5주차: NoSQL 데이터베이스 (MongoDB/Redis) 활용- 01 NoSQL의 필요성 및 종류

- 설명

NoSQL 데이터베이스란 무엇이며, 왜 필요한가?

지금까지 우리는 주로 정형화된 데이터를 관리하는 관계형 데이터베이스(#RDB, 예: MySQL, PostgreSQL)를 사용해왔습니다. 그러나 현대의 웹 서비스는 폭발적으로 증가하는 데이터양, 비정형 데이터의 출현, 그리고 초당 수만 건의 요청을 처리해야 하는 대규모 트래픽이라는 도전에 직면하고 있습니다.

이러한 문제에 직면하여 등장한 것이 바로 NoSQL(Not only SQL) 데이터베이스입니다. #NoSQL 은 전통적인 관계형 모델의 제약에서 벗어나, 데이터 저장 및 검색에 있어 훨씬 높은 유연성, 확장성, 그리고 성능을 제공하는 데이터베이스 시스템의 총칭입니다.

#NoSQL 은 특히 실시간 분석, 대용량 로그 데이터 처리, 세션 및 캐싱 관리, 모바일 앱 백엔드 등에서 #RDB 가 따라올 수 없는 효율성을 발휘합니다.

1. NoSQL 데이터베이스의 필요성 (CAP 이론)

#NoSQL 이 등장하고 각광받게 된 배경에는 분산 시스템의 근본적인 한계를 설명하는 CAP 이론이 있습니다. #CAP이론 은 분산 데이터베이스 시스템이 다음 세 가지 속성 중 오직 두 가지만 동시에 충족할 수 있음을 의미합니다.

• C (Consistency, 일관성): 모든 노드에서 동일한 시점에 동일한 데이터가 보장됩니다

• A (Availability, 가용성): 클러스터의 일부 노드에 장애가 발생하더라도 항상 요청에 대한 응답이 가능합니다

• P (Partition Tolerance, 분할 내성): 네트워크 분할(노드 간 통신 단절) 상황에서도 시스템이 계속 작동합니다

#RDB 는 보통 C와 A를 우선시하여 설계되었습니다. 하지만 클라우드 환경에서는 네트워크 단절 상황이 빈번하므로 **P(분할 내성)**는 필수적입니다.

#NoSQL 은 이 지점에서 #RDB 와 다른 선택을 합니다. 대부분의 #NoSQL 데이터베이스는 P를 충족시키면서, 서비스 목적에 따라 C나 A 중 하나를 선택적으로 포기하거나 완화합니다. 이로 인해 높은 수평적 확장성을 확보하게 됩니다.

2. NoSQL 데이터베이스의 주요 종류

#NoSQL 데이터베이스는 데이터를 저장하는 방식에 따라 크게 네 가지 유형으로 분류되며, 각 유형은 특정 사용 사례에 최적화되어 있습니다.

2.1. 키-값(Key-Value) 데이터베이스

• 특징: 가장 단순한 형태의 #NoSQL 입니다. 고유한 **키(Key)**와 그에 연결된 값(Value) 쌍으로 데이터를 저장합니다

• 장점: 읽기 및 쓰기 속도가 매우 빠르며, 수평 확장이 용이합니다

• 주요 활용: 사용자 세션 정보 저장, 웹 캐시, 실시간 랭킹 처리 등 빠른 읽기/쓰기가 중요한 곳

• 대표 DB: Redis, Memcached

2.2. 문서(Document) 데이터베이스

• 특징: 데이터를 문서(JSON, BSON, XML 형태) 형태로 저장합니다. 문서 내부에 중첩된 구조를 가질 수 있으며, 스키마가 유연합니다

• 장점: 데이터 구조 변경이 쉽고, 복잡한 객체나 비정형 데이터를 저장하기에 적합합니다

• 주요 활용: 카탈로그, 사용자 프로필, CMS(콘텐츠 관리 시스템) 데이터 등 유연한 스키마가 필요한 곳

• 대표 DB: MongoDB, Couchbase

2.3. 칼럼 기반(Column-Family) 데이터베이스

• 특징: 데이터를 테이블이 아닌 행(Row)과 열(Column)의 집합인 칼럼 패밀리 형태로 저장하며, 수평적 확장에 최적화되어 있습니다

• 장점: 대용량의 분산된 데이터 처리 및 빠른 쓰기 성능을 제공합니다

• 주요 활용: 대규모 분산 환경의 실시간 분석, 빅데이터 처리, 로그 기록

• 대표 DB: Cassandra, HBase

2.4. 그래프(Graph) 데이터베이스

• 특징: 데이터 간의 **관계(Relationship)**를 중시하여, 노드(데이터)와 엣지(관계) 형태로 저장합니다

• 장점: 복잡하게 얽힌 관계를 효율적으로 검색하고 탐색할 수 있습니다

• 주요 활용: 소셜 네트워크 서비스(SNS) 관계 관리, 추천 시스템, 사기 탐지

• 대표 DB: Neo4j, Amazon Neptune

결론

#NoSQL 데이터베이스는 더 이상 #RDB 의 대체제가 아닌, 현대 웹 서비스의 복잡한 요구사항을 충족시키기 위한 필수적인 보완재입니다. 다음 시간에는 이 중 #PHP개발 에서 가장 많이 활용되는 **MongoDB(문서 DB)**와 **Redis(키-값 DB)**의 구체적인 활용법을 실습하겠습니다.

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