Redis 분산 잠금을 사용하여 확장 가능한 슬롯 예약 시스템 구축

오늘날의 빠르게 변화하는 디지털 세계에서는 원활하고 확장 가능한 예약 시스템이 필수적입니다. 특히 여러 사용자가 동일한 시간대를 동시에 예약하려는 경우에는 더욱 그렇습니다. 이 블로그에서는 사용자가 경합 조건 없이 슬롯을 예약할 수 있도록 보장하는 분산 잠금용 Redis를 사용하는 슬롯 예약 시스템의 저수준 설계에 대해 설명합니다. Redis를 활용하면 동시성과 확장성을 관리하여 수요가 많은 상황에서도 예약 시스템이 효율적으로 작동하도록 할 수 있습니다.

시스템의 주요 구성 요소

기술적인 측면을 살펴보기 전에 핵심 구성 요소를 분석해 보겠습니다.

1. 사용자: 시스템을 사용하여 슬롯을 예약하는 개인을 나타냅니다.
2. 슬롯: 사용자가 예약할 수 있는 시간 제한이 있는 단위(예: 회의실, 이벤트)를 나타냅니다.
3. Redis 분산 잠금: 두 명의 사용자가 동시에 동일한 슬롯을 예약할 수 없도록 하는 핵심 기능입니다.
4. MongoDB: 사용자 및 슬롯 정보를 저장합니다.
5. Redis: 경쟁 조건을 처리하는 잠금 관리자 역할을 합니다.

예약 시스템의 과제

여러 사용자가 동일한 슬롯을 동시에 예약하려고 하면 예약 시스템이 이중 예약이나 경쟁 조건과 같은 문제에 쉽게 빠질 수 있습니다. 적절한 동시성 제어가 없으면 두 명의 사용자가 실수로 동일한 슬롯을 예약하여 불만과 충돌이 발생할 수 있습니다.

여기서 Redis 분산 잠금이 작동합니다. 잠금 기능을 사용하면 특정 시간에 한 명의 사용자만 슬롯을 예약할 수 있습니다.

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1. 모델: 사용자 및 슬롯 정의

먼저 사용자와 슬롯에 대한 데이터 모델을 설계해야 합니다. 이러한 모델은 MongoDB에 저장되며 구조는 간단하지만 효과적입니다.

에이. 사용자 모델

각 사용자에게는 인증을 위한 이름, 이메일, 해시된 비밀번호와 같은 기본 속성이 있습니다.

const mongoose = require('mongoose');

const UserSchema = new mongoose.Schema({
    name: { type: String, required: true },
    email: { type: String, required: true, unique: true },
    password: { type: String, required: true },
    createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

module.exports = mongoose.model('User', UserSchema);

비. 슬롯 모델

각 슬롯에는 시작 및 종료 시간이 있으며, 예약 여부와 예약자가 누구인지 추적합니다.

const mongoose = require('mongoose');

const SlotSchema = new mongoose.Schema({
    startTime: { type: Date, required: true },
    endTime: { type: Date, required: true },
    isBooked: { type: Boolean, default: false },
    bookedBy: { type: mongoose.Schema.Types.ObjectId, ref: 'User', default: null }
});

module.exports = mongoose.model('Slot', SlotSchema);

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2. API 끝점: 사용자가 시스템과 상호 작용하는 방법

API는 사용자와 시스템을 연결하는 다리입니다. 필요한 주요 엔드포인트는 다음과 같습니다.

에이. 사용자 등록

새 사용자 등록 허용:

• 엔드포인트: POST /api/users/register
• 요청: 사용자 세부정보(이름, 이메일, 비밀번호)
• 응답: 사용자 등록 확인

비. 사용자 로그인

사용자를 인증하고 JWT 토큰을 제공합니다.

• 엔드포인트: POST /api/users/login
• 요청: 사용자 자격 증명(이메일, 비밀번호)
• 응답: 인증용 JWT 토큰

기음. 슬롯 생성

관리자 또는 승인된 사용자가 슬롯을 생성하도록 허용:

• 엔드포인트: POST /api/slots/create
• 요청: 슬롯 시작 및 종료 시간
• 응답: 슬롯 생성 확인

디. 책 슬롯

사용자가 사용 가능한 슬롯을 예약할 수 있습니다.

• 엔드포인트: POST /api/slots/book/:id
• 요청: 헤더의 JWT 토큰, URL의 슬롯 ID
• 응답: 슬롯 예약 확인 또는 오류(예: 슬롯이 이미 예약된 경우)

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3. Redis 분산 잠금의 작동 방식

동시성은 예약 시스템의 가장 큰 과제입니다. 여러 사용자가 동시에 동일한 슬롯을 예약하려고 하면 Redis가 분산 잠금 기능

으로 도움을 드립니다.

Redis Lock을 사용한 예약 프로세스

1. 잠금 획득:

   • 사용자가 슬롯을 예약하려고 하면 시스템은 SET lock_key NX EX 10 명령을 사용하여 Redis에서 잠금을 획득하려고 시도합니다.
   • NX(존재하지 않는 경우 설정)는 잠금이 아직 존재하지 않는 경우에만 생성되도록 하는 반면, EX 10은 잠금이 10초 후에 만료되도록 보장합니다(존재하지 않는 경우 설정). 교착상태).
   • 이미 잠금을 획득한 경우 시스템은 423 잠금 상태를 반환하여 다른 사람이 해당 슬롯을 예약하고 있음을 사용자에게 알립니다.

2. 슬롯 가용성 확인:

   • 잠금이 성공적으로 획득되면 MongoDB는 슬롯이 아직 사용 가능한지(즉, 예약되지 않았는지) 확인하기 위해 쿼리됩니다.
   • 사용 가능한 슬롯이 있는 경우 시스템은 슬롯 상태를 예약됨으로 업데이트하고 bookingBy 필드를 현재 사용자의 ID로 설정합니다.

3. 잠금 해제:

   • 예약 프로세스가 완료되거나 오류가 발생하면 시스템은 DEL lock_key 명령을 사용하여 Redis 키를 삭제하여 잠금을 해제합니다.

Redis 잠금을 사용하여 슬롯을 예약하기 위한 샘플 코드:

const mongoose = require('mongoose');

const UserSchema = new mongoose.Schema({
    name: { type: String, required: true },
    email: { type: String, required: true, unique: true },
    password: { type: String, required: true },
    createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

module.exports = mongoose.model('User', UserSchema);

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4. 예약 시스템 오류 처리

오류를 적절하게 처리하는 것은 강력한 시스템의 핵심입니다. 시스템이 처리하는 몇 가지 오류는 다음과 같습니다.

• 400 Bad Request: 입력된 데이터가 유효하지 않은 경우
• 404 Not Found : 요청한 슬롯이나 사용자를 찾을 수 없는 경우
• 423 잠김: 현재 다른 사용자가 슬롯을 예약하고 있는 경우
• 500 내부 서버 오류: 데이터베이스 또는 Redis 오류와 같은 예기치 않은 오류의 경우

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5. 시스템 보안

보안은 특히 사용자가 리소스를 예약할 때 중요합니다. 시스템이 보안을 보장하는 방법은 다음과 같습니다.

• JWT 인증: 모든 슬롯 예약 요청에는 유효한 JWT 토큰이 필요하므로 인증된 사용자만 시스템에 액세스할 수 있습니다.
• 데이터 유효성 검사: 유효하지 않거나 악의적인 데이터가 처리되는 것을 방지하기 위해 모든 단계에서 입력 데이터의 유효성을 검사합니다.
• 잠금 만료: Redis 잠금에는 예약 프로세스가 중간에 실패할 경우 교착 상태를 방지하기 위해 만료 시간(10초)이 내장되어 있습니다.

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6. 확장성 고려 사항

시스템은 확장성을 염두에 두고 구축되었습니다. 수요가 증가함에 따라 다음 전략을 통해 원활한 운영을 보장할 수 있습니다.

• 동시성을 위한 Redis: Redis 잠금은 여러 애플리케이션 인스턴스가 실행 중이더라도 경합 상태를 방지합니다.
• Redis 클러스터링: 시스템이 크게 성장하는 경우 Redis 클러스터링을 사용하여 여러 Redis 노드에 로드를 분산하여 성능을 향상할 수 있습니다.

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결론

확장 가능하고 안정적인 슬롯 예약 시스템을 구축하려면 동시성, 데이터 무결성 및 보안을 신중하게 고려해야 합니다. Redis 분산 잠금을 사용하면 두 명의 사용자가 동일한 슬롯을 동시에 예약하지 않도록 보장하여 경쟁 조건을 제거할 수 있습니다. 또한 데이터 지속성을 위해 MongoDB를, 인증을 위해 JWT를 활용하여 이 시스템은 안전하고 확장 가능하며 효율적입니다.

회의실, 이벤트 또는 기타 시간 제한이 있는 리소스에 대한 예약 시스템을 설계하든 이 아키텍처는 과부하 상태에서도 안정적으로 예약을 관리할 수 있는 강력한 기반을 제공합니다.

위 내용은 Redis 분산 잠금을 사용하여 확장 가능한 슬롯 예약 시스템 구축의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!