[Network] Blocking / Non-blocking & Synchronous / Asynchronous

박세건·2025년 3월 3일

CS 학습

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동기(동기화), 비동기(비동기화), Blocking, Non-blocking은 헷갈리기 쉬운 개념이다.
특히, Blocking = Synchronous, Non-blocking = Asynchronous라고 착각하기 쉽지만, 완전히 다른 개념이다.
아래에서 개념과 차이점을 정리해보자.

✅ Blocking / Non-blocking

Blocking
- 호출된 함수가 자신의 작업이 끝날 때까지 제어권을 가지고 있음.
- 호출한 함수는 대기 상태.
Non-blocking
- 호출된 함수가 작업 도중이라도 바로 제어권을 호출한 함수에 넘김.
- 호출한 함수는 다른 작업을 계속 수행 가능.

✅ Synchronous / Asynchronous

Synchronous (동기)
- 호출한 함수가 호출된 함수의 작업 완료 여부를 계속 확인.
- 완료될 때까지 상태 체크를 반복.
Asynchronous (비동기)
- 호출된 함수가 스스로 작업을 완료하고, 완료 후 콜백 등으로 호출한 함수에 알림.
- 호출한 함수는 대기하지 않고 다른 작업 수행 가능.

✅ 핵심 비교 표

구분	Blocking	Non-blocking
Synchronous	작업 완료까지 대기 + 상태 체크	작업을 넘기고 제어권은 돌려받지만, 상태를 계속 확인
Asynchronous	작업 완료까지 대기 + 완료 후 알려줌	작업을 넘기고 완료 시 콜백으로 알려줌 (완전 자유롭게 다른 작업 가능)

💊 병원 접수 예시

✅ 상황

병원에 진료를 받으러 갔다고 가정해보자.

✅ ① Blocking & Synchronous

나: 접수하고 바로 대기실에서 기다림.
간호사: 의사 선생님 진료 끝날 때까지 아무것도 못 함.
나: 대기실에 앉아서 계속 "언제 부르지?" 상태만 신경 쓰며 기다림.

📝 설명:
👉 나는 아무것도 못 하고 계속 기다리고(Blocking),
👉 상태도 계속 신경 씀(Synchronous).

✅ ② Blocking & Asynchronous

나: 접수하고 대기실에서 핸드폰 보면서 아무 생각 없이 앉아 있음.
간호사: 끝나면 이름 부름.
나: 언제 부를지 신경은 안 씀, 그냥 앉아 있기만 함.

📝 설명:
👉 나는 아무것도 못 하고 계속 기다리고(Blocking),
👉 상태는 신경 안 씀(Asynchronous).

✅ ③ Non-blocking & Synchronous

나: 접수 후 병원 근처 카페에 가서 시간 보냄.
10분마다 병원에 전화해서 "제 순서 됐나요?" 물어봄.
계속 확인해야 해서 신경이 쓰임.

📝 설명:
👉 나는 다른 일을 하긴 하지만(Non-blocking),
👉 계속 상태를 확인해야 함(Synchronous).

✅ ④ Non-blocking & Asynchronous

나: 접수 후 병원 근처 카페에 감.
진료 순서 되면 병원에서 문자나 전화로 알려줌.
나는 전혀 신경 안 쓰고 카페에서 자유롭게 시간 보냄.

📝 설명:
👉 나는 자유롭게 다른 일을 하고(Non-blocking),
👉 병원에서 알아서 알려줌(Asynchronous).

✅ 정리 요약

구분	설명
Blocking	나는 대기실에 묶여있음 (아무것도 못 함)
Non-blocking	나는 밖에 나가서 자유롭게 다른 일 가능
Synchronous	계속 상태를 내가 확인함 (전화, 체크)
Asynchronous	병원이 다 되면 알아서 연락줌 (문자, 알림)

✅ 정리

용어	의미
Blocking / Non-blocking	제어권을 넘겨주는지 여부 (기다림 vs 넘김)
Synchronous / Asynchronous	작업 상태를 누가 신경 쓰는지 여부 (직접 체크 vs 알아서 알려줌)

좋아! 그럼 방금 작성해준 블로그 내용에 이어서
Blocking I/O와 Non-blocking I/O 개념도 동일한 스타일로 마크다운으로 추가 작성해줄게.

✅ Blocking I/O & Non-blocking I/O

I/O 작업은 사용자 프로그램이 직접 처리하지 못하고, 반드시 커널(Kernel)을 통해 수행된다.
따라서, 프로세스 또는 스레드는 커널에게 I/O를 요청하고, 그 결과를 받아야 한다.

여기서 I/O 처리 방식에 따라 Blocking I/O와 Non-blocking I/O로 구분된다.

✅ Blocking I/O

프로세스(또는 스레드)가 커널에 I/O 작업을 요청.
커널이 작업을 끝낼 때까지 프로세스는 대기(Blocking).
작업이 완료되면 결과를 반환받음.

📝 특징:

I/O가 끝날 때까지 프로세스가 멈춰있음.
CPU 자원 낭비가 심함.
여러 클라이언트 처리를 위해 스레드를 많이 만들면 컨텍스트 스위칭이 증가해 성능 저하.

✅ Non-blocking I/O

프로세스가 커널에 I/O 작업을 요청.
커널이 즉시 응답 ("아직 데이터 없음" → EWOULDBLOCK 반환).
프로세스는 다른 작업을 수행 가능.
데이터가 준비되었을 때, 커널 메모리의 버퍼에서 빠르게 복사해서 처리.