Blocking, Non blocking vs Sync, Async
원래 sync는 blocking이고 async는 non blocking 이라고 이해해두었으나, Node.js에서만 그렇게 작동하고, 원래 다른 개념이기 때문에 다시 정리해둔다.
Blocking vs Non blocking
Blocking
-
blocking은 말 그대로 파일을 읽거나 API 콜을 하는 등 특정 태스크가 끝날 때 까지 기다리는 방식이다.
-
blocking 함수는 함수가 리턴하는 시점에 태스크가 끝나 있다.
-
병렬 구조 없이 blocking 함수가 리턴할 때 까지 기다리고만 있기 때문에 비효율적이고, 작동 방식이 단순하다. (다만 non-blocking이라고 해서 병렬적인 것은 아니다. concurrency와 parallelism의 차이 참고)
-
기본적으로 function call은 blocking이다.
Non-blocking
-
반면에 Non blocking 함수는 실행 흐름에 Multiplexing을 적용해 바로 리턴하고, 비동기 태스크 (오래 걸리는 작업)를 다른 스레드에서 처리하거나 (멀티 스레딩 언어) 태스크 큐에 넣어놓고 콜 스택이 비었을 때 처리되도록 한다 (브라우저 및 Node.js와 같은 이벤트 루프를 사용하는 런타임).
-
Non-blocking인 함수는 함수가 끝난 시점과 태스크가 무관하며, 콜백 함수를 태스크 큐에 등록해 놓는 식으로 처리를 위임한다. 위임된 콜백은 종종 polling (IOCP, epoll 등)을 통해 구현된다.
Sync vs Async
-
Sync는 예측 가능한 시점에, 예측 가능한 순서대로 실행된다. 예측 가능한 순서란 것은, 함수 내에서 실행 흐름의 주도권이 계속 본인에게 있다는 것을 의미하며, 리턴 값을 받아서 바로 처리한다.
-
Sync는 System call이 리턴되는 시점에 function call도 리턴.
-
반면 Async는 순서가 정해져 있지 않다. 태스크에 관심이 없고, 실행 흐름을 런타임에 양도한다.
-
Async는 태스크에 관심이 없기 때문에 작업이 끝나지 않은 상태에서 function call이 그냥 리턴된다. 작업은 프라미스, 콜백 함수 등의 형태로 비동기 태스크를 위임한 런타임에서 처리된다.
Sync blocking
-
태스크를 수행하면서 단순히 끝나기를 기다리기만 해, 해당 스레드의 수행이 block 된다.
-
커널 관점에서 바라본다면, 호출된 System call이 끝날 때 까지 caller는 계속 기다려야하며, System call이 끝나야 function call이 리턴되고, 리턴 받은 값으로 다음 명령어가 실행되게 된다.
Sync non-blocking
-
Multiplexing을 통해 폴링(polling) 하면서 다른 작업을 처리한다. 작업이 처리되면 caller에서 다음 작업을 수행하기 때문에 sync (태스크가 위임되지 않았다.), 작업이 수행되는 동안 다른 작업을 수행할 수 있기 때문에 non-blocking이다.
-
epoll, select가 대표적인 Sync non-blocking 함수.
Async non-blocking
-
태스크를 등록해놓고 다른 작업을 처리 함.
-
Node.js, 브라우저에서 프라미스에 then 콜백 함수를 위임해놓고 다른 일 처리를 실행하는 것. caller가 콜백 함수(태스크)에 관심이 없으므로 async, 호출한 이후 다른 작업을 수행할 수 있기 때문에 non-blocking이다.
-
WinAPI에선 IOCP가 대표적인 Async non-blocking.
Async blocking
async 함수를 호출해 Async blocking인 줄 알았는데 내부에서 Sync blocking function을 호출해서 실은 blocking인 경우.
async, await을 사용해 동기적으로 동작시키기 (javascript)
1
2
3
4
5
6
| (async function () {
await fs.promises.readFile('a');
console.log('blocking');
}) ();
console.log('non-blocking');
|
-
태스크를 수행하면서 해당 function call 아래 라인은 block 된다.
-
즉, 해당 function 내부에서 block 되는 것 처럼 보이지만, 비동기 처리가 되어 있기 때문에, (브라우저) 이벤트 처리 등 애플리케이션은 다른 일을 처리할 수 있다.
-
await 구문을 적용하면 function call이 끝난 시점에 태스크가 끝나게 된다, 즉 await 구문은 async 함수를 sync로 보이게 만들어 줌으로써 caller 구현부를 단순하게 만들어준다.