동기와 비동기, 블로킹과 논블로킹

동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous) 그리고 블로킹(Blocking)과 논블로킹(Non-Blocking)은 소프트웨어 개발, 특히 웹 개발과 관련하여 중요한 개념입니다. 이들은 프로그램의 실행 흐름을 제어하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이해를 돕기 위해 각각의 개념을 자세히 설명하고, 이들이 어떻게 상호 작용하는지 살펴보겠습니다.

1. 동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)

1.1 동기(Synchronous)

• 정의: 동기 처리 방식에서는 한 작업이 끝나야 다음 작업이 시작됩니다. 즉, 작업들이 순차적으로 실행되며, 어떤 작업이 수행 중일 때는 다른 작업이 대기 상태에 있어야 합니다.
• 예시: 웹 서버에서 데이터베이스 쿼리를 동기적으로 실행할 경우, 쿼리가 완료될 때까지 다음 코드 라인으로 넘어가지 않습니다. 이는 작업의 완료를 보장하지만, 대기 시간 동안 다른 작업을 처리할 수 없습니다.

1.2 비동기(Asynchronous)

• 정의: 비동기 처리 방식에서는 한 작업이 완료되기를 기다리지 않고 다음 작업을 실행할 수 있습니다. 비동기 작업은 백그라운드에서 수행되며, 해당 작업이 완료되면 콜백 함수나 프로미스(Promises)를 통해 결과를 반환합니다.
• 예시: 웹 서버에서 데이터베이스 쿼리를 비동기적으로 실행할 경우, 쿼리 요청을 보내고 즉시 다음 코드 라인으로 넘어갑니다. 쿼리 결과는 나중에 콜백 함수를 통해 처리됩니다. 이 방식은 다른 작업과 병렬로 실행되기 때문에 시스템의 효율성을 높일 수 있습니다.

2. 블로킹(Blocking)과 논블로킹(Non-Blocking)

2.1 블로킹(Blocking)

• 정의: 블로킹 방식에서는 특정 작업(예: I/O 작업)이 완료될 때까지 해당 작업을 요청한 프로세스나 스레드가 대기 상태에 빠집니다. 이는 자원을 효율적으로 사용하지 못하게 만들 수 있습니다.
• 예시: 파일 시스템에서 파일을 읽을 때, 파일 읽기 작업이 완료될 때까지 다른 작업을 수행할 수 없습니다.

2.2 논블로킹(Non-Blocking)

• 정의: 논블로킹 방식에서는 작업 요청이 즉시 처리되거나, 처리 가능한 상태가 될 때까지 대기하지 않고 바로 반환됩니다. 이는 작업이 완료되지 않았을 때도 프로세스나 스레드가 다른 작업을 계속할 수 있도록 합니다.
• 예시: 논블로킹 I/O에서는 데이터를 읽어올 준비가 되지 않았을 때, 작업은 즉시 반환되고 프로세스는 다른 작업을 계속 수행할 수 있습니다.

3. 상호 작용 및 조합

이 네 가지 개념은 서로 독립적이지만, 실제 프로그래밍에서는 종종 조합되어 사용됩니다. 예를 들어, Node.js는 비동기 및 논블로킹 I/O 모델을 채택하여 효율적인 성능을 제공합니다. 이는 프로그램이 I/O 작업을 기다리는 동안에도 다른 요청을 처리할 수 있게 해, 높은 동시성을 달성할 수 있습니다.

3.1 조합의 예시

• 동기 블로킹(Sync Blocking): 작업이 순차적으로 실행되며, 각 작업이 완료될 때까지 다른 작업은 대기합니다.
• 비동기 논블로킹(Async Non-Blocking): 작업이 백그라운드에서 실행되며, 완료되면 콜백을 통해 결과가 반환됩니다. 이 동안 메인 스레드는 다른 작업을 계속할 수 있습니다.

결론

이러한 개념들의 이해는 현대 웹 애플리케이션의 설계와 성능 최적화에 매우 중요합니다. 선택된 모델에 따라 애플리케이션의 반응성, 처리량, 그리고 사용자 경험에 큰 차이가 발생할 수 있습니다. 따라서, 개발자는 자신의 애플리케이션에 가장 적합한 모델을 선택하고 적용할 수 있어야 합니다.