[Book] 게임 서버 프로그래밍 교과서 - 8장 NoSQL 기초

8장 NoSQL 기초

앞서 알아본 데이터베이스는 관계형 데이터베이스이다. 관계형 데이터베이스는 테이블과 외래 키 등을 사용하고 다양한 종류의 질의 구문으로 원하는 정보를 다각적으로 빠르게 추출할 수 있다. 또 데이터 일관성을 중요하게 생각한다.

데이터베이스 중 또 다른 하나인 NoSQL는 관계형 데이터베이스에서 전통적으로 중시하던 몇 가지를 포기하는 대신 다른 측면의 장점을 가진다.

1. 관계형 데이터베이스와 NoSQL

관계형 데이터베이스는 오랜 역사를 지니고 있지만, 특정 상황에서 몇 가지 부족한 점이 있다. 예를 들어 로그 데이터를 한 테이블에 기록할 때 불편할 수 있다. 로그 데이터가 누적되어 테이블에 약 1억 개의 레코드가 쌓였을 때 유지 보수를 위해 필드 하나를 더 추가해야 하는 상황이 오면, 기존 1억 개의 레코드에도 이 필드가 반드시 추가되어야 한다. 그리고 기존 테이블의 필드 구조를 바꾸면 바꿀수록 테이블 구조도 복잡해질 것이다.

관계형 데이터베이스의 레코드 1개는 논리적으로 볼 때 리스트나 배열 구조의 데이터이다. 이 레코드가 리스트나 배열이 아닌 트리나 구조체 형태를 갖출 수 있다면 어떨까? 뒤에 등장할 NoSQL은 이러한 형태를 가진다.

2. 관계형 데이터베이스에서 확장성

이번에는 다른 상황도 생각해 보자. 게임 서비스의 이용자가 많을 때 게임 서버 한 대로는 이 어마어마한 사용량을 감당할 수 없다. 그래서 이를 해결하고자 게임 서버를 하드웨어 여러 대로 구성하고 데이터베이스도 여러 대에 나누어 저장했다.

데이터베이스를 분산하는 방법 중 하나인 수직 분산은 여러 테이블을 각각 여러 데이터베이스 컴퓨터에 나누는 것이다. 그러나 수직 분산은 한계가 있다. 테이블이 수가 데이터베이스 컴퓨터 수보다 작다면 나누는 것이 불가능해진다. 이때는 수평 분산하는 것이 좋다. 수평 분산은 각 컴퓨터에 레코드를 분배하는 것으로 각 컴퓨터가 큰 테이블 1개를 조각조각 가진 셈이다. 이 조각을 샤드라고 한다.

위와 같은 상태에서 데이터베이스를 액세스 하려면 어떻게 해야 할까? 먼저 어느 샤드에 있는지 파악한 후 해당 샤드에 데이터베이스 질의를 실행하면 된다.

해시 함수 사용: 해시 함수로 얻은 정수 값을 샤드 넘버로 사용한다.
로케이터 DB 사용: 별도의 테이블에 액세스 하여 어느 샤드에 있는지 파악한다.

전체 과정은 다음과 같다. 게임 서버가 데이터베이스에 질의를 던지면, 데이터베이스 질의를 수행하는 코디네이터가 질의에 관련된 레코드의 위치를 로케이터 DB에 묻는다. 그렇게 해당 샤드 위치를 파악하면, 해당 샤드에서 레코드 액세스를 처리하여 결과를 받는다.

이러한 수평 분산을 관계형 데이터베이스에 사용한다면, 처리 속도 측면에서 문제점이 생길 수 있다. 기본적으로 데이터 일관성을 중요하게 여기기 때문에 데이터에 변화가 있다면 샤드와 로케이터 DB 모두 수정이 필요하기 때문이다.

3. 관계형 데이터베이스에서 고가용성

이번에는 처리량이 아닌 장애 극복(fail over)에 관해 알아보자. 장애 극복은 고가용성을 위해 활용되는 다양한 기법 중 하나이다. 고가용성이란 하드웨어 고장 또는 다른 이유로 서버 기기가 정상 작동을 하지 않을 때도 사용자 입장에서는 서비스가 지속되는 상태를 유지하는 것을 말한다.

장애 극복을 위해서 할 수 있는 것은 레코드 상시 백업이다. DB 1에 있는 레코드를 DB 2에 항상 백업, 즉 미러링 복제를 수행하는데, 평소에는 DB 1(active, master)을 액세스 하다가 죽으면, DB 2(passive, slave)가 대신 액세스를 받아 처리하는 것이다. 이때 같은 데이터가 DB 1, DB 2에 모두 있게 하는 것을 이중화 혹은 다중화라고 한다.