[OS] 동기 vs 비동기, 블로킹 vs 논블로킹

이번 포스팅에서는 동기와 비동기, 블로킹과 논블로킹에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

네 단어 모두 익숙하지만 명확하게 설명할 수 없고 이해가 부족하다는 생각이 들어서 정리해보았습니다.

 

Synchoronous VS Asynchoronous, Blocking VS Non-blocking

각 개념을 설명하는데 아래의 그림이 가장 일반적입니다. 4가지로 나눠서 하나씩 알아보도록 하겠습니다.

I/O models

 

Synchoronous-Blocking

가장 일반적인 상황입니다. Application은 Kernel에 System call을 하고 응답이 올 때 까지 기다리게 됩니다. (Synchoronous) 그리고 Kernel은 I/O 작업을 다 한 후에 Application에 응답을 보냅니다. (Blocking)

그렇기 때문에 Application은 Kernel에게 System call을 보낸 시점부터 다시 응답을 받기까지 아무런 작업을 못한 체 대기를 하게 됩니다.

Synchoronous-Blocking

 

 

Synchoronous-Non-blocking

위와 마찬가지로 Application은 Kernel에 System call을 하고 응답이 올 때 까지 기다리게 됩니다. 하지만 Kernel에서의 동작이 바뀌었습니다. I/O 작업이 끝나지 않았음에도 Application에게 아직 완료되지 않았다는 EAGAIN or EWOULDBOLCK을 응답합니다.

EAGAIN : 아직 데이터가 없으니 이후 다시 시도하라는 의미입니다.

EWOULDBOLCK : 송신시 소켓 송신 버퍼가 꽉 찼거나 수신시 소켓 수신 버퍼가 비어 있음을 의미합니다.

그 후 Application은 Kernel이 작업을 마쳤는지 확인하기 위해 계속 System call을 하고 이 과정에서 context switching이 빈번하게 발생하여 비효율적으로 동작하게 됩니다.

Synchoronous-Non-blocking

 

 

Asynchoronous-blocking

Application은 System call을 하고 해당 처리에 대해 관심이 없고 다른 일을 하고 싶어하지만 Kernel에서 blocking을 걸기 때문에 다른 일을 할 수가 없습니다.

select()를 사용하여 모니터링하고 I/O 작업이 끝날 때까지 기다립니다.

 

Asynchoronous-blocking

 

 

Asynchoronous-Non-blocking

Application은 Kernel에 System call을 하고 응답이 올 때 까지 기다리지 않습니다. 또한 Kernel에서도 Non-blocking이므로 Application이 다른 일을 하도록 내버려둡니다.

Application은 다른 일을 할 수 있게 되는 것이죠.

 

Asynchoronous-Non-blocking

 

 

 

정리

이번 포스팅에서 살펴봤던 네 단어를 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

용어	설명
Synchoronous	동기, 즉 동시에 일어나기 위해서는 호출된 함수의 결과값을 호출한 함수가 기다립니다.
Asynchoronous	비동기, 동시에 일어나지 않아도 상관이 없습니다. 따라서 호출된 함수의 결과값을 호출한 함수가 신경쓰지 않습니다. (Callback함수로 처리를 합니다.)
Blocking	블로킹은 스포츠 경기에서도 많이 사용되는 용어죠. 농구에서도 상대방의 슛을 가로막는 것을 의미합니다. 제어권을 호출된 함수가 가지고 있어 호출된 함수가 호출한 함수를 막고 있는 겁니다.
Non-blocking	호출된 함수가 자신의 일의 종료와는 상관없이 제어권을 호출한 함수에게 넘겨줍니다.

 

참조

https://developer.ibm.com/technologies/linux/articles/l-async/