[Python]#34 Python에서 비동기 처리를 이용한 서버 프로그래밍 개념[asyncio]

파이썬은 동시성 프로그래밍을 위한 다양한 기술들을 제공합니다.

이번에는 이 중 하나인 비동기 처리를 위한 asyncio 라이브러리에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

 

1. 비동기 처리란 무엇인가요?

 

먼저, 비동기 처리란 무엇인지 알아보겠습니다.

동기식 프로그래밍에서는 코드를 한 줄씩 실행하며, 이전에 실행된 코드가 끝나기 전까지 다음 코드를 실행하지 않습니다.

반면에 비동기식 프로그래밍에서는 코드의 실행이 중단되지 않고 다음 코드를 실행할 수 있습니다.

이를 통해 프로그램의 성능을 개선할 수 있습니다.

 

2. asyncio 라이브러리란 무엇인가요?

 

Python에서는 비동기 처리를 위한 asyncio 라이브러리를 제공합니다.

asyncio는 이벤트 루프를 사용하여 I/O-bound 작업을 비동기적으로 처리할 수 있습니다.

이를 통해 멀티스레딩이나 멀티프로세싱에서 발생할 수 있는 병목 현상을 해결할 수 있습니다.

 

3. asyncio 라이브러리를 사용해야 하는 이유는 무엇인가요?

 

일반적으로 CPU-bound 작업을 수행할 때는 멀티프로세싱이나 멀티스레딩을 사용하는 것이 좋습니다.

하지만, I/O-bound 작업의 경우에는 멀티스레딩이 더 효과적일 수 있습니다.

이는 I/O-bound 작업에서는 대부분의 시간이 I/O 대기 시간이기 때문입니다.

따라서, 이러한 경우에는 asyncio 라이브러리를 사용하는 것이 효과적일 수 있습니다.

 

4. asyncio 라이브러리의 주요 구성요소는 무엇인가요?

 

asyncio 라이브러리는 다음과 같은 주요 구성요소를 가지고 있습니다.

이벤트 루프(Event Loop): asyncio 라이브러리의 핵심 요소입니다.

이벤트 루프는 비동기 작업을 관리하며, 작업이 완료될 때마다 해당 작업에 대한 콜백을 호출합니다.
코루틴(Coroutine): asyncio 라이브러리에서 비동기 작업을 수행하기 위해 사용하는 객체입니다.

코루틴은 제너레이터 함수와 유사하지만, 비동기 작업을 수행할 수 있도록 확장된 객체입니다.
태스크(Task): asyncio 라이브러리에서 비동기 작업을 수행하기 위한 객체입니다.

코루틴을 Task 객체로 감싸면, 해당 코루틴을 이벤트 루프에 등록할 수 있습니다.

퓨처(Future): 비동기 작업의 결과를 저장하는 객체입니다.

코루틴이 실행되면 해당 코루틴이 반환하는 Future 객체를 반환합니다.

이후에 Future 객체에서 결과를 가져와서 사용할 수 있습니다.

 

5. asyncio 라이브러리를 사용한 간단한 예제 코드

import asyncio

async def coro():
    print('coroutine')

async def main():
    task = asyncio.create_task(coro())
    await task
    print('done')

asyncio.run(main())

위 코드에서는 코루틴인 coro 함수를 정의하고, main 함수에서 이를 Task 객체로 감싸서 실행하고 있습니다.

create_task 함수를 사용하여 Task 객체를 생성하고, await 키워드를 사용하여 Task 객체가 완료될 때까지 대기합니다. 마지막으로, done 문자열을 출력합니다.

 

6. 비동기 처리를 사용할 때 주의할 점은 무엇인가요?

 

비동기 처리를 사용할 때 주의할 점은 다음과 같습니다.

콜백 지옥(Callback Hell): 비동기 처리를 연속적으로 사용할 경우, 콜백 함수가 중첩되어 코드가 복잡해질 수 있습니다.

이를 해결하기 위해서는 async/await 구문을 사용하거나, Promise나 Future와 같은 라이브러리를 사용하는 것이 좋습니다.
블로킹 작업: asyncio 라이브러리는 I/O-bound 작업을 비동기적으로 처리하기 위해 설계되었습니다.

따라서 CPU-bound 작업을 수행할 때는 멀티프로세싱이나 멀티스레딩을 사용하는 것이 좋습니다.
이벤트 루프: 이벤트 루프는 비동기 작업을 관리하고, 작업이 완료될 때마다 해당 작업에 대한 콜백을 호출합니다.

따라서 이벤트 루프의 구현 방식에 따라서 성능 차이가 발생할 수 있습니다.

 

7. 마무리

 

Python에서는 asyncio 라이브러리를 사용하여 비동기 처리를 수행할 수 있습니다.

asyncio 라이브러리를 사용하면 I/O-bound 작업을 비동기적으로 처리하여 프로그램의 성능을 개선할 수 있습니다.

하지만, 비동기 처리를 사용할 때는 콜백 지옥이나 블로킹 작업 와 같은 문제점에 주의해야 합니다.

또한, asyncio 라이브러리의 이벤트 루프 구현 방식에 따라서 성능 차이가 발생할 수 있으므로, 이를 고려하여 적절한 이벤트 루프를 선택해야 합니다.

비동기 처리는 병렬 처리와 함께 현대적인 프로그래밍에서 매우 중요한 기술입니다.

Python에서도 asyncio 라이브러리를 사용하여 비동기 처리를 수행할 수 있으며, 이를 활용하여 더욱 효율적인 프로그램을 작성할 수 있습니다. 하지만, 비동기 처리를 사용할 때는 주의할 점도 있으므로, 이를 고려하여 적절한 방법으로 비동기 처리를 수행해야 합니다.