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본 글은 책 컴퓨터 밑바닥의 비밀 2.7 장 내용을 요약한 내용입니다.
블로킹와 논블로킹
- 함수를 호출할 때 주로 사용됨
함수 A, B가 있다고 가정
함수 A가 B를 호출할 때, 함수 B를 호출함과 동시에 OS가 함수 A가 실행중인 스레드나 프로세스를 일시 중지 시킨다 → 블로킹
그렇지 않으면 → 논-블로킹
- 블로킹 호출 핵심은 스레드/프로세스가 일시 중지되는 것
모든 함수 호출이 호출자의 스레드를 일시 중지 시키는 것은 아님
int sum(int a, int b)
{
return a + b;
}
void func()
{
int r = sum(1, 1);
}
- 위 코드는 운영체제가 func 함수 호출 시 해당 스레드를 중지시키지 않음. 핵심은 입출력
블로킹의 핵심 문제: 입출력
- 입출력 요청 완료시간은 CPU의 클럭 주파수보다 훨씬 느림
- 입출력 과정이 실행되는 동안 CPU 제어권을 다른 스레드로 넘겨 다른 작업을 할 수 있도록 해야 함
- 이후 입출력 작업이 완료되면 다시 CPU제어권을 우리 쓰레드/프로세스로 받아와 다음 작업을 실행할 수 있도록 함
- CPU 제어권을 상실했다가 되찾는 시간 동안 블로킹되어 일시 중지됨
- 스레드 A가 입출력 작업을 실행하여 블로킹되면 CPU는 스레드 B에 할당됨
- 스레드 B가 실행되는 동안 OS는 입출력 작업이 완료된 것을 확인하면 다시 스레드 A에 CPU 할당
논블로킹과 비동기 입출력
네트워크 데이터 수신을 예로 설명. 데이터를 수신하는 함수인 recv가 논블로킹이면 이 함수를 호출할 때 OS는 스레드를 일시 중지시키는 대신 recv 함수를 즉시 반환
- 호출 스레드는 자신의 작업을 계속 진행하고 데이터 수신 작업은 커널이 처리
데이터를 언제 수신했는지 알 수 있는 방법은?
- 논블로킹 방식의 recv 함수 외에 결과를 확인하는 함수를 함께 제공하고, 해당 함수를 호출하여 수신된 데이터가 있는지 확인
- 데이터가 수신되면 스레드에 메시지나 신호등을 전송하는 알림 작동 방식
- recv 함수를 호출 할 때 데이터 수신 처리를 담당하는 함수를 콜백 함수에 담아 매개변수로 전달할 수 있음(recv 함수가 콜백 함수를 지원해야 함)
논블로킹 호출이며, 이런 유형의 입출력 작업을 비동기 입출력 이라고도 함
피자 주문에 비유하기
- 피자를 직접 주문하러 피자가게에 가서 주문하고 기다려 받는것: 블로킹
- 피자 전화로 주문 후 받는 것: 논 블로킹
- 피자 완성됬는지 계속 체크하면? 동기
- 일반적으로는 비동기
동기와 블로킹
- 블로킹 호출은 확실한 동기 호출
- 동기호출은? 블로킹 호출이 아닐 수 있음
- sum 함수에 대한 호출은 동기이지만 funcA가 sum 함수 호출을 했다고 해서 블로킹되거나 하지 않음
int sum(int a, int b)
{
return a + b;
}
void func()
{
int r = sum(1, 1);
}
비동기와 논블로킹
네트워크 데이터 수신을 예로 들어 설명
- 데이터를 수신하는 recv 함수를 논블로킹 호출로 설정하기 위해 flag 값 추가(NON_BLOCKING_FLAG)
void handler(void *buf)
{
//수신된 네트워크 데이터를 처리
}
while(true)
{
fd = accept();
recv(fd, buf, NON_BLOCKING_FLAG, handler); // 호출 후 바로 반환, 논블로킹
}
- recv 함수는 논블로킹 호출 → 네트워크 데이터를 처리해주는 handler 함수를 콜백 함수로 전달, 즉 비동기이자 논 블로킹
하지만 데이터 도착을 감지하는 전용 함수인 check 함수를 제공해서 아래와 같이 구성한다면,
void handler(void *buf)
{
//수신된 네트워크 데이터를 처리
}
while(true)
{
fd = accept();
recv(fd, buf, NON_BLOCKING_FLAG, handler); // 호출 후 바로 반환, 논블로킹
while (!check(fd))
{
// 순환 감지
;
}
handler(buf);
}
- while 문에서 끊임없이 데이터를 도착하기 전까지 체크하기 때문에 그 전에 handler 함수를 사용할 수 없음 ⇒ recv 함수는 논블로킹이지만 전체적인 관점에서 이 코드는 동기
정리하면, 논블로킹이더라도 전체적으로 반드시 비동기라는 의미는 아님
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