캐시 (Cache)

• 소개
• 설정
  • 드라이버 사전 준비 사항
• 캐시 사용법
  • 캐시 인스턴스 얻기
  • 캐시에서 값 가져오기
  • 캐시에 값 저장하기
  • 캐시에서 값 제거하기
  • 캐시 헬퍼
• 원자적 락(Atomic Locks)
  • 드라이버 사전 준비 사항
  • 락 관리하기
  • 프로세스 간 락 관리하기
• 커스텀 캐시 드라이버 추가하기
  • 드라이버 작성하기
  • 드라이버 등록하기
• 이벤트

소개

애플리케이션에서 데이터를 가져오거나 처리하는 작업 중에는 CPU를 많이 사용하거나 완료하는 데 몇 초가 걸리는 경우가 있을 수 있습니다. 이런 경우, 가져온 데이터를 일정 시간 동안 캐시에 저장해 두면 동일한 데이터에 대한 이후 요청에서 빠르게 값을 가져올 수 있습니다. 일반적으로 캐시된 데이터는 Memcached나 Redis처럼 속도가 매우 빠른 데이터 저장소에 보관됩니다.

다행히도, 라라벨은 다양한 캐시 백엔드를 위한 직관적이고 통합된 API를 제공하므로, 빠른 데이터 조회의 이점을 누리면서 웹 애플리케이션의 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

설정

애플리케이션의 캐시 설정 파일은 config/cache.php에 위치합니다. 이 파일에서 애플리케이션 전체에 기본으로 사용할 캐시 드라이버를 지정할 수 있습니다. 라라벨은 Memcached, Redis, DynamoDB, 그리고 관계형 데이터베이스 등 널리 사용되는 캐시 백엔드를 기본으로 지원합니다. 또한 파일 기반 캐시 드라이버도 사용할 수 있으며, array 및 "null" 캐시 드라이버는 자동화된 테스트에 편리하게 활용할 수 있습니다.

캐시 설정 파일에는 이 외에도 여러 가지 옵션들이 포함되어 있으며, 파일 내부에 주석으로 설명되어 있으므로 꼭 한 번씩 읽어보는 것이 좋습니다. 기본적으로 라라벨은 file 캐시 드라이버를 사용하도록 구성되어 있으며, 이는 직렬화된 캐시 객체를 서버 파일 시스템에 저장합니다. 더 규모가 큰 애플리케이션에서는 Memcached나 Redis처럼 성능이 뛰어난 드라이버 사용을 권장합니다. 동일한 드라이버에 대해 여러 개의 캐시 설정을 구성하는 것도 가능합니다.

드라이버 사전 준비 사항

데이터베이스

database 캐시 드라이버를 사용할 때는 캐시 데이터를 저장할 테이블을 먼저 생성해야 합니다. 아래는 테이블 생성을 위한 예시 Schema 선언입니다:

Schema::create('cache', function (Blueprint $table) {
    $table->string('key')->unique();
    $table->text('value');
    $table->integer('expiration');
});

[!NOTE] php artisan cache:table Artisan 명령어를 사용하면 위와 같은 스키마로 마이그레이션 파일을 쉽게 생성할 수 있습니다.

Memcached

Memcached 드라이버를 사용하려면 Memcached PECL 패키지를 설치해야 합니다. config/cache.php 설정 파일에서 모든 Memcached 서버를 나열할 수 있습니다. 해당 파일에는 시작을 위한 memcached.servers 항목이 이미 포함되어 있습니다:

'memcached' => [
    'servers' => [
        [
            'host' => env('MEMCACHED_HOST', '127.0.0.1'),
            'port' => env('MEMCACHED_PORT', 11211),
            'weight' => 100,
        ],
    ],
],

필요하다면, host 옵션에 UNIX 소켓 경로를 지정할 수도 있습니다. 이 경우 port 옵션은 반드시 0으로 설정해야 합니다:

'memcached' => [
    [
        'host' => '/var/run/memcached/memcached.sock',
        'port' => 0,
        'weight' => 100
    ],
],

Redis

라라벨에서 Redis 캐시를 사용하기 전에, PECL을 통해 PhpRedis PHP 확장 기능을 설치하거나 Composer를 통해 predis/predis 패키지(~1.0)를 설치해야 합니다. Laravel Sail에는 이미 이 확장 기능이 포함되어 있으며, Laravel Forge나 Laravel Vapor 같은 공식 라라벨 호스팅 플랫폼에서도 기본적으로 PhpRedis 확장 기능이 설치되어 있습니다.

Redis 설정 방법에 대한 더 자세한 내용은 라라벨 Redis 문서를 참고하세요.

DynamoDB

DynamoDB 캐시 드라이버를 사용하기 전에, 모든 캐시 데이터를 저장할 DynamoDB 테이블을 생성해야 합니다. 일반적으로 이 테이블 이름은 cache가 되어야 합니다. 하지만 실제로는 애플리케이션의 cache 설정 파일 내 stores.dynamodb.table 값에 따라 테이블 이름을 결정해야 합니다.

이 테이블에는 또한 문자열 타입의 파티션 키가 필요하며, 키의 이름 역시 cache 설정 파일 내 stores.dynamodb.attributes.key 항목과 일치해야 합니다. 기본적으로 이 파티션 키의 이름은 key입니다.

캐시 사용법

캐시 인스턴스 얻기

캐시 스토어 인스턴스를 얻기 위해 Cache 파사드를 사용할 수 있습니다. 이 문서 전반에서 Cache 파사드를 사용해 설명하겠습니다. Cache 파사드는 라라벨 캐시 컨트랙트의 실제 구현체에 간단하고 편리하게 접근할 수 있도록 해줍니다:

<?php

namespace App\Http\Controllers;

use Illuminate\Support\Facades\Cache;

class UserController extends Controller
{
    /**
     * 애플리케이션의 모든 사용자 목록 표시
     */
    public function index(): array
    {
        $value = Cache::get('key');

        return [
            // ...
        ];
    }
}

여러 캐시 스토어에 접근하기

Cache 파사드의 store 메서드를 사용하면 다양한 캐시 스토어에 접근할 수 있습니다. store 메서드에 전달하는 키는 cache 설정 파일 내 stores 배열에 정의된 이름과 일치해야 합니다:

$value = Cache::store('file')->get('foo');

Cache::store('redis')->put('bar', 'baz', 600); // 10분

캐시에서 값 가져오기

캐시에서 값을 가져올 때는 Cache 파사드의 get 메서드를 사용합니다. 만약 해당 아이템이 캐시에 없으면 null이 반환됩니다. 필요하다면 두 번째 인자로 아이템이 없을 때 반환할 기본값을 설정할 수도 있습니다:

$value = Cache::get('key');

$value = Cache::get('key', 'default');

기본값을 클로저로 전달할 수도 있습니다. 이 경우, 지정한 아이템이 캐시에 없으면 클로저 결과가 반환됩니다. 클로저를 사용하면 데이터베이스나 외부 서비스에서 기본값을 지연 조회할 수 있습니다:

$value = Cache::get('key', function () {
    return DB::table(/* ... */)->get();
});

아이템 존재 여부 확인

has 메서드는 캐시에 해당 아이템이 있는지 확인할 때 사용합니다. 아이템이 존재하더라도 값이 null이면 false를 반환합니다:

if (Cache::has('key')) {
    // ...
}

값 증가/감소시키기

increment와 decrement 메서드는 캐시에 저장된 정수 값을 증가 또는 감소시킬 때 사용합니다. 두 메서드 모두 두 번째 인자로 얼마나 증가/감소시킬지 숫자 값을 받을 수 있습니다:

// 값이 없으면 초기화
Cache::add('key', 0, now()->addHours(4));

// 값 증가/감소
Cache::increment('key');
Cache::increment('key', $amount);
Cache::decrement('key');
Cache::decrement('key', $amount);

가져오면서 저장하기

캐시에서 값을 가져오되, 없다면 기본 값을 저장하고 싶을 때가 있습니다. 예를 들어, 모든 사용자를 캐시에서 가져오되, 존재하지 않으면 데이터베이스에서 가져와서 캐시에 추가하고 싶을 수 있습니다. 이럴 때는 Cache::remember 메서드를 사용합니다:

$value = Cache::remember('users', $seconds, function () {
    return DB::table('users')->get();
});

만약 캐시에 해당 아이템이 없다면, remember 메서드에 전달한 클로저가 실행되고 그 결과가 캐시에 저장됩니다.

항상 캐시에 값을 가져오거나, 없으면 영구적으로 저장하고 싶다면 rememberForever 메서드를 사용할 수 있습니다:

$value = Cache::rememberForever('users', function () {
    return DB::table('users')->get();
});

가져오고 삭제하기

캐시에서 아이템을 가져온 뒤, 해당 아이템을 즉시 삭제해야 한다면 pull 메서드를 사용합니다. 만약 캐시에 값이 없으면 null이 반환됩니다:

$value = Cache::pull('key');

캐시에 값 저장하기

캐시에 값을 저장할 때는 Cache 파사드의 put 메서드를 사용합니다:

Cache::put('key', 'value', $seconds = 10);

만약 저장 시간을 지정하지 않으면, 값은 무기한 저장됩니다:

Cache::put('key', 'value');

저장 시간은 정수(초) 값 대신, 캐시 만료 시점을 나타내는 DateTime 인스턴스로도 지정할 수 있습니다:

Cache::put('key', 'value', now()->addMinutes(10));

존재하지 않을 때만 저장

add 메서드는 해당 아이템이 캐시에 이미 없다면 추가해 줍니다. 실제로 캐시에 추가된 경우에는 true를, 그렇지 않으면(이미 존재할 경우) false를 반환합니다. add는 원자적 연산입니다:

Cache::add('key', 'value', $seconds);

영구 저장하기

forever 메서드를 사용하면 값을 캐시에 영구적으로 저장할 수 있습니다. 이 값들은 만료되지 않으므로, 삭제할 때는 반드시 forget 메서드로 수동 삭제해야 합니다:

Cache::forever('key', 'value');

[!NOTE] Memcached 드라이버를 사용하는 경우, "영구"로 저장된 아이템도 캐시 용량이 가득 차면 삭제될 수 있습니다.

캐시에서 값 제거하기

캐시에서 값을 제거하려면 forget 메서드를 사용합니다:

Cache::forget('key');

만료 시간을 0 또는 음수로 주면 해당 아이템이 즉시 삭제됩니다:

Cache::put('key', 'value', 0);

Cache::put('key', 'value', -5);

캐시에 저장된 모든 값을 한 번에 삭제하려면 flush 메서드를 사용하세요:

Cache::flush();

[!WARNING] 캐시를 플러시하면 설정한 캐시 "접두사(prefix)"와 관계없이 모든 항목이 삭제됩니다. 여러 애플리케이션이 캐시를 공유 중이라면 이 점을 반드시 유의하세요.

캐시 헬퍼

Cache 파사드를 사용하는 것 외에도, 전역 cache 함수를 통해서도 값을 저장하거나 가져올 수 있습니다. 문자열 하나만 전달하면 해당 키에 해당하는 값을 반환합니다:

$value = cache('key');

키-값 쌍의 배열과 만료 시간을 인자로 주면, 해당 값들을 지정한 시간 동안 캐시에 저장합니다:

cache(['key' => 'value'], $seconds);

cache(['key' => 'value'], now()->addMinutes(10));

아무 인수 없이 cache 함수를 호출하면 Illuminate\Contracts\Cache\Factory 인스턴스를 반환하므로, 다른 캐싱 관련 메서드도 사용할 수 있습니다:

cache()->remember('users', $seconds, function () {
    return DB::table('users')->get();
});

[!NOTE] 전역 cache 함수를 테스트할 때에도 파사드 테스트처럼 Cache::shouldReceive 메서드를 사용할 수 있습니다.

원자적 락(Atomic Locks)

[!WARNING] 이 기능을 사용하려면, 애플리케이션의 기본 캐시 드라이버로 memcached, redis, dynamodb, database, file, 또는 array 드라이버 중 하나가 설정되어 있어야 합니다. 또한, 모든 서버가 동일한 중앙 캐시 서버와 통신해야 합니다.

드라이버 사전 준비 사항

데이터베이스

database 캐시 드라이버를 사용하여 원자적 락 기능을 이용하려면, 캐시 락 정보를 저장할 테이블을 생성해야 합니다. 아래는 테이블을 위한 예시 Schema 선언입니다:

Schema::create('cache_locks', function (Blueprint $table) {
    $table->string('key')->primary();
    $table->string('owner');
    $table->integer('expiration');
});

[!NOTE] cache:table Artisan 명령어로 데이터베이스용 캐시 테이블을 생성했다면, 해당 마이그레이션에는 이미 cache_locks 테이블 정의가 포함되어 있습니다.

락 관리하기

원자적 락을 사용하면 분산 환경에서도 레이스 컨디션을 걱정하지 않고 락을 제어할 수 있습니다. 예를 들어, Laravel Forge에서는 한 번에 하나의 원격 작업만 실행하도록 원자적 락을 사용합니다. 락 생성과 관리는 Cache::lock 메서드로 할 수 있습니다:

use Illuminate\Support\Facades\Cache;

$lock = Cache::lock('foo', 10);

if ($lock->get()) {
    // 10초 동안 락 획득

    $lock->release();
}

또한, get 메서드에 클로저를 전달할 수도 있습니다. 이 클로저가 실행된 후 락은 자동으로 해제됩니다:

Cache::lock('foo', 10)->get(function () {
    // 10초간 락을 획득하고 자동으로 해제됨
});

락을 요청할 때 곧바로 획득할 수 없으면, 지정한 시간(초) 동안 락이 풀릴 때까지 대기시키는 것도 가능합니다. 만약 해당 시간 내에 락을 얻지 못하면 Illuminate\Contracts\Cache\LockTimeoutException 예외가 발생합니다:

use Illuminate\Contracts\Cache\LockTimeoutException;

$lock = Cache::lock('foo', 10);

try {
    $lock->block(5);

    // 최대 5초 동안 대기 후 락 획득
} catch (LockTimeoutException $e) {
    // 락 획득 실패
} finally {
    $lock?->release();
}

위의 예시는 block 메서드에 클로저를 전달하여 더 간결하게 사용할 수 있습니다. 클로저를 넘기면 지정한 시간만큼 락 획득을 시도하고, 클로저 실행 후 자동으로 락을 해제합니다:

Cache::lock('foo', 10)->block(5, function () {
    // 최대 5초 대기 후 락 획득
});

프로세스 간 락 관리하기

때로는 하나의 프로세스에서 락을 획득하고, 다른 프로세스에서 락을 해제해야 할 수도 있습니다. 예를 들어, 웹 요청에서 락을 획득하고, 그 요청으로 트리거된 큐 작업이 끝날 때 락을 해제하고 싶을 수 있습니다. 이런 경우엔 락이 가진 "오너 토큰(owner token)"을 큐 작업에 전달해서, 해당 토큰을 사용해 락을 복원하고 해제해야 합니다.

예를 들어, 아래 코드에서는 락을 획득하면 큐 작업을 디스패치하며, 락의 오너 토큰을 owner 메서드를 통해 같이 전달합니다:

$podcast = Podcast::find($id);

$lock = Cache::lock('processing', 120);

if ($lock->get()) {
    ProcessPodcast::dispatch($podcast, $lock->owner());
}

큐 작업(ProcessPodcast 잡)에서는 전달받은 오너 토큰을 사용해 락을 복원하고 해제할 수 있습니다:

Cache::restoreLock('processing', $this->owner)->release();

현재 오너와 관계없이 즉시 락을 해제하려면 forceRelease 메서드를 사용할 수 있습니다:

Cache::lock('processing')->forceRelease();

커스텀 캐시 드라이버 추가하기

드라이버 작성하기

커스텀 캐시 드라이버를 만들려면 먼저 Illuminate\Contracts\Cache\Store 컨트랙트를 구현해야 합니다. 예를 들어, MongoDB 캐시 구현은 다음과 비슷할 수 있습니다:

<?php

namespace App\Extensions;

use Illuminate\Contracts\Cache\Store;

class MongoStore implements Store
{
    public function get($key) {}
    public function many(array $keys) {}
    public function put($key, $value, $seconds) {}
    public function putMany(array $values, $seconds) {}
    public function increment($key, $value = 1) {}
    public function decrement($key, $value = 1) {}
    public function forever($key, $value) {}
    public function forget($key) {}
    public function flush() {}
    public function getPrefix() {}
}

이제 각 메서드를 MongoDB 연결을 사용하여 실제로 동작하도록 구현하면 됩니다. 각 메서드의 구현 예시는 라라벨 프레임워크 소스 코드의 Illuminate\Cache\MemcachedStore 클래스를 참고해 보세요. 구현이 끝나면, Cache 파사드의 extend 메서드를 통해 커스텀 드라이버 등록을 완료할 수 있습니다:

Cache::extend('mongo', function (Application $app) {
    return Cache::repository(new MongoStore);
});

[!NOTE] 커스텀 캐시 드라이버 코드를 어디에 둘지 고민된다면, app 디렉터리 내에 Extensions 네임스페이스를 만들어 두는 것도 좋은 방법입니다. 라라벨은 디렉터리 구조를 강제하지 않으니 본인에게 맞게 자유롭게 구성해도 괜찮습니다.

드라이버 등록하기

라라벨에 커스텀 캐시 드라이버를 등록하려면, Cache 파사드의 extend 메서드를 사용합니다. 일부 서비스 프로바이더가 boot 메서드 내에서 캐시 값을 읽을 수 있기 때문에, 커스텀 드라이버 등록은 booting 콜백 내에서 처리해야 합니다. 이렇게 하면 커스텀 드라이버 등록이 모든 서비스 프로바이더의 register 메서드가 호출된 뒤, 각 서비스 프로바이더의 boot 메서드가 호출되기 직전에 완료됩니다. 다음과 같이, 애플리케이션의 App\Providers\AppServiceProvider 클래스의 register 메서드에서 booting 콜백을 등록할 수 있습니다:

<?php

namespace App\Providers;

use App\Extensions\MongoStore;
use Illuminate\Contracts\Foundation\Application;
use Illuminate\Support\Facades\Cache;
use Illuminate\Support\ServiceProvider;

class AppServiceProvider extends ServiceProvider
{
    /**
     * 애플리케이션 서비스 등록
     */
    public function register(): void
    {
        $this->app->booting(function () {
             Cache::extend('mongo', function (Application $app) {
                 return Cache::repository(new MongoStore);
             });
         });
    }

    /**
     * 애플리케이션 서비스 부트스트랩
     */
    public function boot(): void
    {
        // ...
    }
}

extend 메서드에 전달하는 첫 번째 인자는 드라이버 이름입니다. 이 값은 config/cache.php의 driver 옵션과 일치해야 합니다. 두 번째 인자는 Illuminate\Cache\Repository 인스턴스를 반환해야 하는 클로저입니다. 클로저에는 서비스 컨테이너 인스턴스인 $app이 전달됩니다.

확장이 모두 등록되면, config/cache.php 설정 파일의 driver 옵션을 커스텀 드라이버 이름으로 변경하세요.

이벤트

캐시 작업마다 코드를 실행하고 싶다면, 캐시에서 발생하는 이벤트를 리스닝하면 됩니다. 이벤트 리스너는 보통 애플리케이션의 App\Providers\EventServiceProvider 클래스에 정의합니다:

use App\Listeners\LogCacheHit;
use App\Listeners\LogCacheMissed;
use App\Listeners\LogKeyForgotten;
use App\Listeners\LogKeyWritten;
use Illuminate\Cache\Events\CacheHit;
use Illuminate\Cache\Events\CacheMissed;
use Illuminate\Cache\Events\KeyForgotten;
use Illuminate\Cache\Events\KeyWritten;

/**
 * 애플리케이션의 이벤트 리스너 매핑
 *
 * @var array
 */
protected $listen = [
    CacheHit::class => [
        LogCacheHit::class,
    ],

    CacheMissed::class => [
        LogCacheMissed::class,
    ],

    KeyForgotten::class => [
        LogKeyForgotten::class,
    ],

    KeyWritten::class => [
        LogKeyWritten::class,
    ],
];