Node.js는 싱글스레드 인가요? Node.js 런타임이 동작하는 방식을 설명해주세요.

Sang heon lee·2021년 12월 17일

기술면접준비

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Javascript

Call Stack: 콜 스택. 명령문이 쌓이며 하나씩 순차적으로 명령문을 실행하며 해당 명령문을 제거하는 자료 구조.
Web APIs: 자바스크립트 혹은 더 넓은 범위로 웹 관련 기술을 지원하는 인터페이스의 모음.
Event Loop: 이벤트 루프, Call Stack과 Callback Queue를 관찰하며 Call Stack이 비어있을때 Callback Queue에서 callback을 - Call Stack에 쌓는 역할을 하는 일종의 Observer.
Callback Queue(Task Queue): 콜백 큐, Web API에서 처리가 끝난 후 실행 되어야 하는 Callback(Task)이 순차적으로 쌓이는 자료 구조.

위 그림의 구조는 싱글 스레드에서 이루어진다. 그런데 하나의 콜 스택에서 명령문이 순차적으로 실행된다 것은 지연(pending)을 일으키는 명령문이 있는 경우 프로그램 전체를 멈추게 한다는 의미이다. 그래서 자바스크립트는 지연을 일으키는 명령문들이 Web APIs에서 처리되도록 한다. 그때 명령문이 모두 처리된 후에 호출 될 함수를 하나 함께 넘기는 데 이를 콜백 함수(callback Function)라고 한다. Web APIs에서 처리된 명령문의 콜백 함수는 Callback Queue로 넘겨져 순서를 기다린다. 이때 이벤트 루프(Event Loop)는 실시간으로 두가지 일을 하는데, 하나는 콜 스택이 비워져있는 지 확인하는 것이고 다른 하나는 콜백 큐에 콜백이 있는 지이다. 이벤트 루프는 콜 스택이 비워져 있고 콜백 큐에 콜백이 있으면 그 콜백을 콜 스택으로 옮겨 실행되도록 한다.

하나의 스레드에 하나의 콜 스택에서 지연이 걸리는 작업이 프로그램 전체를 멈추게 하지 않도록 지연이 걸리는 작업을 Web APIs에서 처리하고 이벤트 루프라는 일종의 옵저버로 실행 순서를 제어한다.

Node.js

Nodejs란 Javascript를 브라우저 밖에서도 실행할 수 있도록 하는 Javascript의 런타임 입니다.
이 Nodejs의 특징으로 Non-blocking I/O, 싱글 쓰레드,이벤트 처리 기반 입니다.

Node.js 구조

Node.js 동작하는 방식

자바스크립트 의 콜 스택에 쌓인 이벤트 중 비동기 처리가 필요하게 된경우 libuv 라이브러리를 통해 처리 하게 됩니다.

여러 이벤트(작업) 발생 시 순차적으로 Event Queue 에 쌓이게 됩니다.

이벤트 루프가 순차적으로 백그라운드 혹은 Worker Thread로 이벤트를 넘겨주어 백그라운드 혹은 Worker Thread에서 실제 작업을 진행하게 됩니다. (이벤트 루프는 여러 개의 페이즈(Phase)를 가지며, 각 페이즈는 각자만의 큐를 가지고 있습니다. 또한 Worker Thread default로 4개를 가지기에 멀티 쓰레드 처럼 여러 작업을 비동기적으로 수행가능합니다.)