Node.js 비동기 처리에 대해서 이해하기

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Node.js에서 사용하고 있는 이벤트 디멀티플렉싱(Event Demultiplexing)은 Node.js의 비동기 처리와 효율적인 I/O 관리의 핵심 기술입니다. 이를 이해하기 쉽게 설명하기 위해, 다음과 같은 개념과 작동 방식을 알아보겠습니다.

이벤트 디멀티플렉싱이란?

이벤트 디멀티플렉싱(Event Demultiplexing)은 여러 개의 입력/출력(I/O) 작업을 관리하고, 이들 작업이 완료될 때까지 기다리는 대신, 하나의 중앙 이벤트 루프에서 각 작업을 효율적으로 처리하는 기술입니다.

1. 주요 개념

1. 단일 스레드:
   • Node.js는 기본적으로 단일 스레드에서 실행됩니다. 이는 동시에 하나의 작업만 직접 처리할 수 있음을 의미합니다.
2. 비동기 I/O:
   • I/O 작업(예: 파일 읽기/쓰기, 네트워크 요청 등)은 시간이 걸리는 작업입니다. Node.js는 이러한 작업을 비동기적으로 처리하여, 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고 다른 작업을 계속 수행할 수 있게 합니다.
3. 이벤트 루프(Event Loop):
   • Node.js는 이벤트 루프라는 메커니즘을 사용하여, 비동기 작업들이 완료되면 그 결과를 처리합니다.
   • 이벤트 루프는 계속해서 "돌아가면서" 새로운 이벤트(작업 요청)를 체크하고, 완료된 작업의 콜백 함수를 호출하여 그 결과를 처리합니다.

2. 이벤트 디멀티플렉싱의 작동 방식

Node.js의 이벤트 디멀티플렉싱은 다음과 같은 단계로 작동합니다:

1. 이벤트 등록:
   • I/O 작업이나 타이머와 같은 비동기 작업이 발생하면, 이를 이벤트 루프에 등록합니다.
   • 예를 들어, 파일을 읽거나 HTTP 요청을 처리하는 작업이 있을 수 있습니다.
2. 비동기 작업 실행:
   • 등록된 비동기 작업은 백그라운드에서 처리되며, 이를 위해 Node.js는 운영체제의 비동기 I/O 기능을 활용합니다.
3. 이벤트 큐에 작업 추가:
   • 비동기 작업이 완료되면, 해당 작업의 콜백 함수가 이벤트 큐에 추가됩니다. 이 큐는 대기 중인 콜백 함수들이 담겨 있는 곳입니다.
4. 이벤트 루프가 큐 처리:
   • 이벤트 루프는 이벤트 큐에 있는 콜백 함수를 하나씩 꺼내어 실행합니다. 이렇게 함으로써 Node.js는 블로킹 없이 여러 I/O 작업을 효율적으로 처리할 수 있습니다.

3. 비유를 통한 이해

이벤트 디멀티플렉싱을 쉽게 이해하기 위해, 이를 식당의 비유로 설명해보겠습니다:

• Node.js 서버는 한 명의 웨이터와 같습니다.
• 손님은 요청(I/O 작업)을 하는 클라이언트입니다.
• 웨이터는 각 손님에게 주문(I/O 작업)을 받고 이를 주방(백그라운드 I/O 처리)으로 전달합니다.
• 웨이터는 손님이 음식을 기다리는 동안 계속 다른 손님의 주문을 받습니다(이벤트 루프).
• 음식이 준비되면(I/O 작업 완료), 주방은 웨이터에게 알리고, 웨이터는 그 음식을 손님에게 서빙합니다(콜백 함수 실행). 주문이 시작된 시점과 관계없이 음식이 나오는 시점에 서빙합니다.

이 비유에서 웨이터는 한 번에 한 손님만 직접 응대하지만, 주방의 도움을 받아 여러 손님의 주문을 동시에 처리할 수 있는 것처럼, Node.js는 이벤트 루프를 통해 여러 I/O 작업을 효율적으로 처리합니다.

4. 요약

• 이벤트 디멀티플렉싱은 Node.js가 여러 비동기 I/O 작업을 효율적으로 처리하는 방식입니다.
• 이벤트 루프는 비동기 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고 다른 작업을 계속 처리할 수 있게 해주는 핵심 메커니즘입니다.
• 단일 스레드로 작동하지만, Node.js는 이벤트 루프와 백그라운드 처리를 통해 높은 성능과 효율성을 달성합니다.

이와 같은 방식으로 Node.js는 많은 수의 동시 연결을 효율적으로 관리하고, 실시간 웹 애플리케이션에 적합한 플랫폼이 됩니다.