PM2와 Node.js Cluster: 효율적인 프로세스 관리 가이드(5): PM2와 Redis를 활용한 클러스터 간 세션 관리

PM2와 Redis를 사용하여 클러스터링된 Node.js 애플리케이션에서 세션을 관리하는 방법을 깊이 있게 설명합니다.

PM2와 Redis를 활용한 클러스터 환경에서의 세션 관리

Node.js 애플리케이션이 클러스터링된 환경에서 안정적으로 세션을 관리하려면, 여러 인스턴스 간에 세션 데이터를 공유할 수 있는 방법이 필요합니다. 기본적으로 Node.js는 단일 프로세스에서 실행되기 때문에, 세션 데이터는 해당 프로세스의 메모리에 저장됩니다. 그러나 클러스터링된 환경에서는 여러 인스턴스가 각각의 프로세스에서 독립적으로 실행되므로, 동일한 사용자 요청이 다른 인스턴스에서 처리될 경우 세션 데이터가 일관되지 않을 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해, 외부 세션 스토리지를 사용하여 클러스터 간의 세션 데이터를 공유하는 방법이 필요합니다. PM2와 Redis는 이러한 세션 관리 문제를 효과적으로 해결하는 데 매우 유용한 도구입니다. 이 글에서는 PM2와 Redis를 사용하여 클러스터된 Node.js 애플리케이션에서 세션을 관리하는 방법을 상세히 설명합니다.

1. 클러스터 환경에서의 세션 관리 문제

1.1 세션 관리의 필요성

세션 관리는 사용자가 웹 애플리케이션과 상호작용하는 동안 상태를 유지하기 위해 필수적입니다. 예를 들어, 사용자가 로그인한 상태를 유지하거나, 쇼핑 카트에 담긴 상품 정보를 저장하는 데 사용됩니다. 그러나 클러스터링된 환경에서는 각 인스턴스가 독립적으로 실행되므로, 사용자 요청이 여러 인스턴스에 분산될 수 있습니다.

이 경우, 세션 데이터가 인스턴스 간에 공유되지 않으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• 로그아웃 문제: 사용자가 인스턴스 A에 로그인하고, 이후 인스턴스 B로 요청이 전달되면 인스턴스 B에는 해당 사용자의 로그인 정보가 없을 수 있습니다.
• 데이터 일관성 문제: 세션 데이터가 인스턴스마다 다를 수 있어, 사용자의 상태가 일관되지 않을 수 있습니다.

1.2 클러스터 환경에서의 세션 공유

세션 데이터를 일관되게 관리하기 위해서는 클러스터된 모든 인스턴스가 동일한 세션 데이터를 참조할 수 있어야 합니다. 이를 위해 외부 스토리지를 사용하여 세션 데이터를 중앙에서 관리하고, 모든 인스턴스가 해당 데이터를 참조하도록 설정할 수 있습니다.

---

2. Redis를 사용한 세션 관리

2.1 Redis란 무엇인가?

Redis는 고성능의 인메모리 데이터 구조 스토어로, 키-값 저장소로 주로 사용됩니다. Redis는 데이터의 영속성뿐만 아니라 매우 빠른 읽기/쓰기 성능을 제공하여, 세션 관리에 적합한 도구입니다. 특히 클러스터 환경에서 Redis를 사용하면, 모든 인스턴스가 동일한 세션 데이터를 참조할 수 있어 일관성을 유지할 수 있습니다.

2.2 Redis를 사용한 세션 스토리지 설정

Node.js 애플리케이션에서 Redis를 세션 스토리지로 사용하기 위해, express-session과 connect-redis 패키지를 사용할 수 있습니다. express-session은 Express.js에서 세션을 관리하는 미들웨어이며, connect-redis는 Redis를 세션 저장소로 사용하는 모듈입니다.

2.2.1 Redis 설치

먼저, Redis 서버를 설치하고 실행해야 합니다. Ubuntu 시스템에서는 다음 명령어로 Redis를 설치할 수 있습니다:

sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server

설치가 완료되면 Redis 서버를 시작합니다.

sudo service redis-server start

2.2.2 Node.js 애플리케이션에 Redis 통합

다음으로, Node.js 애플리케이션에서 Redis를 세션 스토리지로 사용하도록 설정합니다. 이를 위해 express-session과 connect-redis를 설치합니다.

npm install express-session connect-redis redis

이제 Express.js 애플리케이션에서 Redis를 세션 저장소로 설정합니다:

const express = require('express');
const session = require('express-session');
const RedisStore = require('connect-redis')(session);
const redis = require('redis');

const app = express();
const redisClient = redis.createClient();

app.use(session({
  store: new RedisStore({ client: redisClient }),
  secret: 'your-secret-key',
  resave: false,
  saveUninitialized: false,
  cookie: { secure: false } // HTTPS를 사용하는 경우 secure: true로 설정
}));

app.get('/', (req, res) => {
  if (req.session.views) {
    req.session.views++;
    res.send(`Number of views: ${req.session.views}`);
  } else {
    req.session.views = 1;
    res.send('Welcome to the session demo. Refresh!');
  }
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

이 코드에서 주요 부분은 다음과 같습니다:

• Redis 클라이언트 생성: redis.createClient()를 사용하여 Redis 클라이언트를 생성합니다.
• 세션 저장소 설정: connect-redis를 사용하여 Redis를 세션 저장소로 설정합니다.
• Express.js에서 세션 사용: express-session 미들웨어를 설정하여 애플리케이션에서 세션을 사용할 수 있도록 합니다.

2.3 PM2와 Redis의 통합

이제 PM2를 사용하여 클러스터링된 환경에서도 Redis를 통한 세션 관리가 원활하게 작동하도록 설정할 수 있습니다. PM2는 여러 인스턴스를 실행할 때, 각 인스턴스가 동일한 Redis 세션 저장소를 참조하도록 보장합니다.

2.3.1 PM2를 통한 클러스터링

다음 명령어를 사용하여 PM2에서 애플리케이션을 클러스터 모드로 실행합니다.

pm2 start app.js -i max

-i max 옵션은 사용 가능한 모든 CPU 코어에 대해 인스턴스를 생성하며, 각 인스턴스는 동일한 Redis 세션 저장소를 참조합니다.

2.3.2 세션 일관성 보장

Redis를 세션 저장소로 사용하면, 모든 인스턴스가 동일한 세션 데이터를 참조하므로, 사용자 요청이 어떤 인스턴스로 분산되더라도 세션 데이터는 일관성을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 클러스터 환경에서 발생할 수 있는 로그아웃 문제나 데이터 일관성 문제를 해결할 수 있습니다.

---

3. 세션 관리의 장점과 고려사항

3.1 주요 장점

• 데이터 일관성: Redis를 통해 클러스터된 모든 인스턴스가 동일한 세션 데이터를 참조하므로, 일관된 사용자 경험을 제공합니다.
• 확장성: PM2와 Redis를 결합하면 애플리케이션이 클러스터 환경에서도 원활하게 확장할 수 있습니다.
• 성능: Redis는 고성능 인메모리 데이터 저장소로, 세션 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있어 성능이 저하되지 않습니다.

3.2 고려사항

• 보안: Redis는 기본적으로 인증이 필요하지 않으므로, 보안 설정을 강화하는 것이 중요합니다. 예를 들어, Redis에 비밀번호를 설정하거나, TLS를 통해 통신을 암호화할 수 있습니다.
• 영속성: Redis는 인메모리 데이터베이스이므로, 데이터 영속성을 보장하기 위해 RDB나 AOF 같은 옵션을 사용하여 주기적으로 데이터를 디스크에 저장할 수 있습니다.