Goroutine 정의
Goroutine은 Go 언어에서 지원하는 경량(lightweight)의 독립적인 실행 단위로, 병행성(concurrency)을 쉽게 구현할 수 있도록 설계된 메커니즘이다. 전통적인 스레드(thread)와 비교할 때, 적은 메모리 오버헤드와 높은 성능을 제공한다.
Goroutine의 특징
Goroutine의 주요한 특징은 다음과 같다.
1. 경량성 (Lightweight)
- Goroutine은 운영체제의 네이티브 스레드보다 훨씬 적은 메모리 공간을 사용한다.
- 일반적으로 하나의 Goroutine은 수 킬로바이트(KB)의 스택 공간만을 사용한다.
- 수천, 수만 개의 Goroutine을 동시에 실행할 수 있다.
2. 비선점형 협력 스케줄링 (Non-preemptive Cooperative Scheduling)
- Go 런타임은 비선점형 방식으로 Goroutine을 스케줄링하며, 협력적으로 작업을 교체한다.
- Goroutine이 명시적으로 I/O 작업이나 채널 통신 등에서 블로킹될 때만 다른 Goroutine에게 제어권이 넘어간다.
3. M:N 스케줄링 모델
- Goroutine은 M\:N 스케줄링 방식을 따른다. 여기서
M은 OS 스레드 개수,N은 Goroutine 개수를 의미한다. - Go 런타임 스케줄러는 여러 개의 Goroutine(
N)을 적은 수의 OS 스레드(M)에 매핑해 실행한다. - 이를 통해 높은 병행성을 효율적으로 처리할 수 있다.
Goroutine 사용법
Goroutine은 간단히 함수 호출 앞에 go 키워드를 붙여 실행한다.
// 일반적인 함수 호출
myFunc()
// Goroutine을 통한 비동기 호출
go myFunc()예제는 다음과 같다.
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func printMessage(msg string) {
for i := 0; i < 3; i++ {
fmt.Println(msg, ":", i)
time.Sleep(time.Millisecond * 500)
}
}
func main() {
go printMessage("goroutine") // Goroutine 생성
printMessage("main") // 메인 함수 실행
}위 코드 실행 결과는 다음과 같다.
main : 0
goroutine : 0
main : 1
goroutine : 1
main : 2
goroutine : 2위와 같이 Goroutine이 동시에 병행하여 실행된다.
Goroutine 동기화 (Synchronization)
병행 실행 중 Goroutine 간 데이터 경쟁(Race Condition)을 방지하기 위해 동기화 메커니즘이 필요하다. 주로 다음 두 가지 방법이 사용된다.
1. 채널(Channel)
채널은 Goroutine 간 통신과 동기화를 지원하는 자료구조이다.
package main
import "fmt"
func worker(done chan bool) {
fmt.Println("Working...")
done <- true // 작업 완료 알림
}
func main() {
done := make(chan bool)
go worker(done)
<-done // 작업 완료 대기
fmt.Println("Done")
}2. 뮤텍스(Mutex)
뮤텍스는 공유된 리소스에 접근할 때 상호 배제를 보장한다.
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var counter int
var mutex sync.Mutex
func increment() {
mutex.Lock()
counter++
mutex.Unlock()
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 1000; i++ {
wg.Add(1)
go func() {
defer wg.Done()
increment()
}()
}
wg.Wait()
fmt.Println("Counter:", counter)
}Goroutine의 활용 사례
- 웹 서버 요청 처리
- 실시간 메시지 처리 (채팅 서버)
- 데이터 스트리밍 및 파이프라인 처리
- 백그라운드 태스크 수행 (예: 로그 수집, 메트릭 집계)
Goroutine의 주의사항
- 무분별한 Goroutine 생성은 메모리 누수 및 과도한 리소스 사용을 초래할 수 있다.
- 데이터 경쟁 조건(Race Condition)을 주의하고 적절한 동기화가 필수적이다.
- 장시간 실행되는 Goroutine의 종료 처리를 명확하게 설계해야 한다.
결론
Goroutine은 Go 언어에서 병행성 프로그래밍을 효율적이고 간단하게 구현할 수 있도록 설계된 핵심 요소로, 낮은 비용으로 높은 성능을 발휘한다. 그러나 사용 시 데이터 경쟁 및 동기화 문제에 주의해야 하며, 이를 적절히 관리할 수 있는 기법을 함께 사용하는 것이 권장된다.
백엔드 개발자