nodejs는 멀티 스레드인가요, 아니면 단일 스레드인가요?

Node.js 다중 스레드 또는 단일 스레드?

개발 분야에서 Node.js 거주자들은 종종 다음과 같은 질문을 받습니다. Node.js는 멀티 스레드인가요, 아니면 단일 스레드인가요? 알아 보자.

Node.js는 Chrome V8 엔진을 기반으로 구축된 오픈 소스 크로스 플랫폼 JavaScript 런타임 환경입니다. Node.js의 주요 기능은 단일 스레드, 비차단 I/O 처리 및 이벤트 기반입니다. Node.js의 단일 스레드는 주로 기본 스레드가 단일 스레드라는 것을 의미하지만 그 뒤에는 동시에 여러 하위 스레드를 실행하여 특정 멀티스레딩 효과를 달성할 수 있는 프로세스와 유사한 기본 메커니즘이 있습니다.

먼저 "단일 스레드"에 대해 이야기해 보겠습니다. 실제로 Node.js가 단일 스레드에서 실행된다는 것은 Node.js 런타임이 단일 스레드라는 의미가 아니라 Node.js 프로세스에서 JavaScript 코드를 실행하는 V8 인스턴스가 하나만 있다는 것을 의미합니다. 그러나 Node.js에는 비차단 I/O를 수행하기 위해 시스템 커널 외부에서 처리할 I/O 이벤트를 보내는 이벤트 루프 메커니즘이 있습니다. 콜백 함수에서 코드가 실행되기 때문에 전체 프로그램이 멀티스레드인 것처럼 나타나기 때문에 많은 사람들이 Node.js가 멀티스레드라고 생각하게 되는데, 이는 사실 오해입니다.

그렇다면 Node.js는 왜 단일 스레드 모델을 채택할까요?

먼저 JavaScript 언어 자체는 단일 스레드입니다. 이는 언어 자체의 특성에 따라 결정되는 것이지 무작위 선택의 결과는 아닙니다. JavaScript는 단일 스레드만 제공하므로 교착 상태 및 상태 동기화와 같은 문제를 피할 수 있습니다. 다중 스레드 프로그래밍처럼 언제든지 상태 변수 수정에 주의할 필요가 없으므로 코드가 단순화되고 실행이 간편해집니다. 환경이 더 안전해졌습니다. 즉, Node.js가 싱글 스레드 모델을 채택하는 이유는 자바스크립트의 특성을 더욱 잘 활용하기 위함입니다.

두 번째로 Node.js의 가장 큰 특징은 이벤트 중심이며 이벤트 루프를 통해 요청을 처리한다는 것입니다. 이 모델은 동시성이 높은 시나리오와 I/O 집약적인 시나리오에 매우 유용하며 더 높은 효율성을 달성할 수 있습니다. 단일 스레드 모델은 여러 클라이언트 요청을 조정하여 프로그램을 보다 유연하게 만들고 전체 시스템의 복잡성을 줄일 수 있습니다. 스레드 동시성에는 잠금 및 경쟁과 같은 문제가 있기 때문에 이 기능은 단일 스레드만큼 단순할 수 없습니다. Node.js는 높은 동시성, 대규모 트래픽 및 확장 가능한 서비스를 처리하는 데 탁월합니다.

다시 한번 말씀드리지만, Node.js의 단일 스레드 모델은 멀티 스레드에 비해 프로세스 오버헤드를 줄입니다. 멀티 스레드 컨텍스트 전환과 같은 일련의 오버헤드가 제거됩니다. Node.js의 기본 계층은 실제 실행 중에 여전히 다중 스레드 커널 기술을 사용하지만 개발자는 JavaScript 코드 작성에만 집중하면 됩니다.

Node.js가 멀티 스레드라고 해야 한다면 Node.js 자체에는 하나의 메인 스레드만 있지만 일부 작업을 수행할 때 여러 스레드가 자동으로 생성된다고 말할 수 있습니다. Node.js는 데이터 읽기 및 데이터 처리와 같은 여러 작업자 스레드를 담당하는 I/O 스레드와 같은 기본 구현에서 멀티스레딩을 사용합니다. 그러나 이러한 스레드의 실행은 모두 Node.js에 의해 내부적으로 처리됩니다. JavaScript 개발자에게는 이러한 스레드가 보이지 않으며 주의가 필요하지 않습니다.

Node.js에는 Cluster라는 모델도 있습니다. 이 모델은 기본 프로세스를 통해 여러 하위 프로세스를 생성하여 동일한 포트를 수신하여 프로세스 간 로드 밸런싱을 달성할 수 있습니다. 이러한 방식으로 각 하위 프로세스는 멀티 코어 CPU를 최대한 활용하여 전체 프로그램의 동시성 기능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 클러스터 모듈은 Node.js의 핵심 모듈이 아니며 개발자는 child_process.fork() 메서드를 호출하여 여러 프로세스를 구현함으로써 수동으로 하위 프로세스를 생성할 수 있습니다.

그래서 Node.js는 단일 스레드 모델이지만 본질적으로 멀티 스레드 효과를 가지고 있습니다. Node.js의 단일 스레드 모델은 매우 유연하고, 많은 요청을 처리할 수 있으며, 확장성이 좋습니다. 계산하는 데 오랜 시간이 걸리는 일부 작업을 수행해야 하는 경우에만 멀티스레딩 모델을 사용해야 합니다.

마지막으로 Node.js를 사용할 때 더 높은 동시성과 더 짧은 응답 시간을 달성하기 위해 Node.js가 제공하는 비동기 및 비차단 기능을 활용하는 방법을 배워야 합니다.

요약하자면, Node.js는 이벤트 중심의 비차단 I/O 단일 스레드 모델입니다. 이 모델은 효율성이 높고 확장성이 뛰어나며 복잡성이 적고 리소스 사용 효율성이 높습니다. 그러나 실행해야 하는 계산 집약적인 작업이 있는 경우 멀티스레딩 모델을 채택하거나 Node.js에서 제공하는 child_process.fork() 메서드를 사용하여 하위 프로세스를 수동으로 생성해야 합니다.

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