Nodejs 싱글스레드와 스레드풀

aaron lee·2024년 10월 10일

NodeJS: Advanced Concepts 수업을 듣고 정리한 내용입니다.
최초 발행일 2020-01-05

Nodejs의 이벤트루프는 싱글 스레드이다. Nodejs 어플리케이션이 실행되면 이벤트루프 인스턴스는 하나의 스레드에서 생성된다. 하지만 Nodejs의 standard library에 포함된 어떤 함수들은 싱글 스레드에서 실행되지 않는다. 이 함수들은 이벤트 루프가 실행되는 싱글 스레드 밖에서 실행이 된다. 즉, 이벤트루프가 싱글스레드인 것은 맞지만 프로그래머가 작성하는 모든 코드가 그 싱글스레드에서 실행되는 것은 아니다.

실제 코드의 동작을 통해 이를 증명해보면 다음과 같다.
아래의 코드는 Nodejs standard library 중 하나인 crypto 모듈의 pbkdf2 함수를 두 번 실행시킨다.

const crypto = require('crypto');

const start = Date.now();

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('1:', Date.now() - start);
});

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('2:', Date.now() - start);
});

이 코드의 실행결과는 다음과 같다. pbkdf2 함수가 두번 실행되는데 대략 700 밀리초 정도 걸렸다.

1: 715
2: 732

만약 Nodejs가 싱글스레드라면 코드의 실행결과는 다음과 같이 나올 것이다. 첫번째 pbkdf2 함수가 끝나면 두번째 함수가 실행되었을 것이기 때문이다.

1: 715
2: 1437

libuv 스레드풀

Nodejs는 pbkdf2와 같이 무거운(computationally intensive) standard library의 함수는 이벤트루프 밖에서 처리한다. Nodejs는 이러한 작업을 스레드풀을 사용하여 처리한다. 스레드풀은 아래의 이미지에서 볼 수 있듯이 네 개의 스레드의 집합을 일컫는다. libuv는 디폴트로 스레드풀에 네 개의 스레드를 생성한다.

Nodejs는 Nodejs 어플리케이션이 실행되는 싱글스레드 외에 네 개의 추가적인 스레드를 사용하여 무거운 작업을 처리한다. Nodejs는 자동으로 이 스레드풀을 사용하여 standard library의 많은 함수들을 처리한다. Nodejs의 이벤트루프가 싱글스레드에서 실행되다가 무거운 작업들이 들어오면 해당 작업은 직접 처리하지 않고 스레드풀에 작업을 분담한다.

이제 pbkdf2 함수를 5번 실행시켜보자

const crypto = require('crypto');

const start = Date.now();

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('1:', Date.now() - start);
});

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('2:', Date.now() - start);
});

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('3:', Date.now() - start);
});

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('4:', Date.now() - start);
});

crypto.pbkdf2('a', 'b', 100000, 512, 'sha512', () => {
  console.log('5:', Date.now() - start);
});