블로킹과 논블로킹 개요

이 개요에서는 Node.js에서 블로킹 호출과 논블로킹 호출의 차이점을 다룹니다. 이 개요에서는 이벤트 루프와 libuv를 언급하지만, 해당 주제에 대한 사전 지식은 필요하지 않습니다. 독자는 JavaScript 언어와 Node.js 콜백 패턴에 대한 기본적인 이해를 갖추고 있다고 가정합니다.

INFO

"I/O"는 주로 libuv에서 지원하는 시스템의 디스크 및 네트워크와의 상호 작용을 나타냅니다.

블로킹

블로킹은 Node.js 프로세스에서 추가적인 JavaScript 실행이 비 JavaScript 작업이 완료될 때까지 기다려야 하는 경우입니다. 이는 블로킹 작업이 발생하는 동안 이벤트 루프가 JavaScript 실행을 계속할 수 없기 때문에 발생합니다.

Node.js에서는 I/O와 같은 비 JavaScript 작업을 기다리는 것이 아니라 CPU 집약적이어서 성능이 저하되는 JavaScript는 일반적으로 블로킹이라고 하지 않습니다. libuv를 사용하는 Node.js 표준 라이브러리의 동기 메서드가 가장 일반적으로 사용되는 블로킹 작업입니다. 네이티브 모듈에도 블로킹 메서드가 있을 수 있습니다.

Node.js 표준 라이브러리의 모든 I/O 메서드는 논블로킹이고 콜백 함수를 허용하는 비동기 버전을 제공합니다. 일부 메서드에는 Sync로 끝나는 이름의 블로킹 대응 메서드도 있습니다.

코드 비교

블로킹 메서드는 동기적으로 실행되고 논블로킹 메서드는 비동기적으로 실행됩니다.

파일 시스템 모듈을 예로 들어 보겠습니다. 다음은 동기적 파일 읽기입니다.

const fs = require('node:fs')
const data = fs.readFileSync('/file.md') // 파일이 읽힐 때까지 여기서 블록됨

다음은 이에 상응하는 비동기적 예입니다.

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
})

첫 번째 예는 두 번째 예보다 더 간단해 보이지만, 두 번째 줄이 전체 파일을 읽을 때까지 추가적인 JavaScript 실행을 블로킹한다는 단점이 있습니다. 동기 버전에서 오류가 발생하면 이를 포착해야 프로세스가 충돌하지 않습니다. 비동기 버전에서는 보여지는 것처럼 오류가 발생해야 할지 여부를 작성자가 결정합니다.

예제를 조금 확장해 보겠습니다.

const fs = require('node:fs')
const data = fs.readFileSync('/file.md') // 파일이 읽힐 때까지 여기서 블록됨
console.log(data)
moreWork() // console.log 이후에 실행됨

다음은 비슷하지만 동일하지 않은 비동기적 예입니다.

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
  console.log(data)
})
moreWork() // console.log 이전에 실행됨

위의 첫 번째 예에서는 console.log가 moreWork()보다 먼저 호출됩니다. 두 번째 예에서 fs.readFile()은 논블로킹이므로 JavaScript 실행이 계속될 수 있고 moreWork()가 먼저 호출됩니다. 파일 읽기가 완료될 때까지 기다리지 않고 moreWork()를 실행할 수 있는 기능은 처리량을 높이는 핵심 설계 선택입니다.

동시성 및 처리량

Node.js에서 JavaScript 실행은 단일 스레드이므로 동시성은 다른 작업을 완료한 후 JavaScript 콜백 함수를 실행하는 이벤트 루프의 용량을 의미합니다. 동시 방식으로 실행될 것으로 예상되는 모든 코드는 I/O와 같은 비 JavaScript 작업이 발생하는 동안 이벤트 루프가 계속 실행되도록 허용해야 합니다.

예를 들어, 웹 서버에 대한 각 요청을 완료하는 데 50ms가 걸리고 해당 50ms 중 45ms가 비동기적으로 수행할 수 있는 데이터베이스 I/O인 경우를 생각해 보겠습니다. 블로킹되지 않는 비동기 작업을 선택하면 요청당 45ms를 확보하여 다른 요청을 처리할 수 있습니다. 이는 블로킹 메서드 대신 블로킹되지 않는 메서드를 선택하는 것만으로도 용량에서 큰 차이가 납니다.

이벤트 루프는 동시 작업을 처리하기 위해 추가 스레드를 생성할 수 있는 다른 많은 언어의 모델과는 다릅니다.

블로킹 코드와 비블로킹 코드 혼합의 위험성

I/O를 처리할 때 피해야 할 몇 가지 패턴이 있습니다. 예를 들어 보겠습니다.

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
  console.log(data)
})
fs.unlinkSync('/file.md')

위의 예에서 fs.unlinkSync()는 fs.readFile()보다 먼저 실행되어 실제로 읽기 전에 file.md를 삭제할 가능성이 큽니다. 이를 완전히 블로킹되지 않고 올바른 순서로 실행되도록 보장하는 더 나은 방법은 다음과 같습니다.

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (readFileErr, data) => {
  if (readFileErr) throw readFileErr
  console.log(data)
  fs.unlink('/file.md', unlinkErr => {
    if (unlinkErr) throw unlinkErr
  })
})

위의 코드는 fs.readFile()의 콜백 내에 fs.unlink()에 대한 블로킹되지 않는 호출을 배치하여 올바른 작업 순서를 보장합니다.