동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)
동기/비동기는 주로 어플리케이션에서 다루는 개념으로. 다음 작업이 요청되는 시간과 관련이 있는 개념이다. 각각 앞글자를 따서 동기는 sync, 비동기는 async로 지칭하는 경우가 많다. 이들은 처리해야 하는 작업들을 어떠한 흐름으로 처리할 것인가에 대한 관점으로 이해하면 된다.
동기
- 요청(Request) 이후 응답(Response)을 받아야 다음 동작이 이루어지는 방식이다.
- 즉, 현재 작업의 응답과 동시에 다음 작업의 요청이 일어난다.
- 어떤 작업이 수행되고 있는 동안 다른 작업은 정지된다.
- 작업의 완료 여부를 해당 함수를 호출한 쪽에서 확인한다.
- CPU의 자원 사용 측면에서 다소 비효율적이다.
비동기
- 요청 이후 응답을 받지 않아도 다음 동작을 수행하는 방식이다.
- 어떤 작업이 수행되는 동안에도 다른 작업을 수행할 수 있다.
- 요청 시 해당 로직의 처리 결과를 알려주는 callback 함수를 함께 사용한다.
- 콜백 함수는 처리를 마친 시스템이 호출하는 것으로, 콜백 함수가 호출되면 해당 로직을 요청했던 함수는 그 결과를 확인한다.
- CPU의 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있다.
패스트푸트 매장에서 어떤 손님이 음식을 주문했다고 가정하자. 음식이 조리되는 동안 손님이 계속해서 "음식 다 됐나요?"를 물어보고 그때마다 직원은 "아직이요.", "준비 중입니다."와 같이 응답하다가 조리가 다 되었을 때 손님이 "음식 다 됐어요?"라고 물어보면 그때 "네, 다 됐습니다."라고 답하는 경우, 이는 동기식이다(이때, 직원이 먼저 "음식 다 됐습니다"라고 말하는 경우는 없다).
반대로 음식을 주문한 손님은 가만히 기다리고 주문이 다 되었을 때 직원이 "손님, 주문한 음식 나왔습니다."라고 말해야 비로소 손님이 음식을 가져간다면 이는 비동기식이라고 할 수 있다.
블로킹(Blocking)과 논블로킹(Non-blocking)
블로킹과 논블로킹은 주로 멀티 스레딩이나 I/O 등에서 사용되는 개념으로 함수의 리턴 시점과 제어권에 관한 개념이다. 즉, 호출된 함수가 제어권을 점유하는가를 기준으로 구분한다고 이해할 수 있다.
블로킹
- 호출된 함수가 제어권 가져가는 방식
- 호출된 함수가 작업을 완료할 때까지 다른 함수는 작업을 수행할 수 없다.
- 즉, 작업이 완료된 후에야 새로운 작업을 수행할 수 있다.
- 호출된 함수)의 실행이 끝나면 해당 함수는 결과와 함께 제어권을 호출한 함수에 돌려준다.
- CPU의 자원 낭비가 심한 방식
논블로킹
- 호출한 함수가 제어권을 계속 가지고 있는 방식
- 제어권이 호출한 함수에 있으므로 호출된 함수의 작업 완료 여부와 무관하게 새로운 작업을 수행할 수 있다.
- CPU의 자원은 효율적으로 사용하나, 요청이 동시에 대량으로 발생할 경우 CPU의 부담이 증가할 수 있음
앞서 식당의 예에서, 음식을 주문한 손님이 아무것도 하지 않고 가만히 앉아 기다린다면 블로킹 방식, 손님이 뉴스를 보거나 매장을 둘러보거나 아니면 직원에게 음식의 영양성분을 물어보는 등 다른 일을 하면서 기다린다면 논블로킹 방식이라고 할 수 있을 것이다.
조합
Sync-Blocking
- 함수 A가 함수 B를 실행함과 동시에 제어권을 넘겨주고 작업이 완료될 때까지 기다린다(블로킹).
- 함수 A는 함수 B의 리턴값이 돌아올 때까지 작업 완료 여부를 확인한다(동기)
Sync-Nonblocking
- 함수 A가 함수 B를 실행하면서 제어권을 넘겨주지 않고 자신의 작업을 계속 수행한다(논블로킹).
- 함수 A는 함수 B의 리턴값이 돌아올 때까지 작업 완료 여부를 확인한다(동기)
Async-Nonblocking
- 함수 A가 함수 B를 실행하면서 제어권을 넘겨주지 않고 자신의 작업을 계속 수행한다(논블로킹).
- 함수 B를 호출할 때 콜백 함수를 함께 전달하고, 작업이 완료되면 콜백 함수를 통해 완료 여부를 함수 A에 알리도록 한다. 그리고 그동안 함수 A는 함수 B의 작업 완료 여부에 대해서는 신경 쓰지 않는다(비동기).
Async-Blocking
- 함수 A가 함수 B를 실행함과 동시에 제어권을 넘겨주고 작업이 완료될 때까지 기다린다(블로킹).
- 함수 B를 호출할 때 콜백 함수를 함께 전달하여 작업 완료 여부를 함수 A에 알리도록 한다.
※ Async-Blocking의 경우 전체 모습을 보아도 알 수 있듯 이런 식으로 동작할 이유가 거의 없는 방식이다. 따라서 이렇게 조합되어 사용되는 경우는 거의 없고, 마주할 일이 거의 없는 방식이다.
참고 자료
AI, NLP, Data analysis로 나아가고자 하는 개발자 지망생