Python 비동기 - 이벤트 루프 간단 정리

mingkeApr 8, 2024

이벤트 루프

이전 글에 이벤트 루프 기반의 비동기와 멀티 스레딩 기반의 비동기를 비교하는 글을 작성했습니다. 이번 글에서는 비동기 프로그래밍의 핵심 요소, 이벤트 루프에 대해 자세히 알아보겠습니다. Python에서 asyncio 라이브러리를 통해 쉽게 접근할 수 있는 이벤트 루프는 프로그램이 효율적으로 여러 작업을 동시에 처리할 수 있게 해줍니다.

비동기 프로그래밍은 작업 실행의 흐름이 차단되지 않고, 프로그램이 여러 작업을 효율적으로 처리할 수 있는 방식을 말합니다. 동기 프로그래밍에서 한 작업이 실행되면, 해당 작업이 완료될 때까지 프로그램의 다른 부분이 대기하는 것과 대비됩니다. 이처럼 비동기 프로그래밍에서 흐름이 차단되지 않도록 가능케하는 것이 이벤트 루프입니다.

그리고 이벤트 루프는 싱글스레드에서 동작합니다. 정리하면 이벤트 루프는 싱글 스레드 환경에서 비동기 작업들을 효율적으로 관리하고 실행하는 메커니즘입니다.

이벤트 루프의 처리

이벤트 루프는 비동기 함수들을 스케쥴링하여 처리합니다. 우리 개발자들이 이것을 스케쥴링하는 것은 아닙니다. 이벤트 루프가 각 작업의 실행 준비 상태를 확인하고, 준비된 작업부터 실행합니다. 실행이 완료되면 Future 객체를 이벤트 루프 내부적으로 반환합니다.

비동기 코드를 작성해서 실행해보신 분들은 아실겁니다. 여러 개를 같이 실행해도 결과를 받아보는 것은 실행 순서대로가 아니라는 사실을요. 시간이 많이 걸리는 I/O작업들은 해당 작업을 대기 상태로 두고 다른 작업을 먼저 실행함으로써 효율성을 극대화하기 때문입니다.

import asyncio
 
async def task1():
    print("Task 1 시작")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 1 완료")
 
async def task2():
    print("Task 2 시작")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 2 완료")
 
async def task3():
    print("Task 3 시작")
    await asyncio.sleep(3)
    print("Task 3 완료")
 
async def main():
    await asyncio.gather(
        task1(),
        task2(),
        task3(),
    )
 
asyncio.run(main())

위 코드를 실행해보세요. 저는 아래와 같이 실행 결과가 나왔습니다.

Task 1 시작
Task 2 시작
Task 3 시작
Task 2 완료
Task 1 완료
Task 3 완료

FastAPI 예제로 알아보기

FastAPI로 작성하 비동기 API들이 이벤트 루프에서 어떻게 동작하는지 예제로 알아보겠습니다.

우선 FastAPI에서는 uvicorn ASGI에서 이벤트루프가 자동관리 됩니다.

실행되는 비동기 태스크들은 async를 달고 있는 코루틴 들입니다.

import asyncio
from fastapi import FastAPI
 
app = FastAPI()
 
@app.get("/fetch-data/")
async def fetch_data():
    # data 가져오는 로직이 2초 걸린다고 가정
    await asyncio.sleep(2)
    return {"detail": "Data fetched!"}
 
@app.get("/fetch-data2/")
async def fetch_data_2():
    # data2 가져오는 로직이 1초 걸린다고 가정
    await asyncio.sleep(1)
    return {"detail": "Data2 fetched!"}

/fetch-data/ 와 /fetch-data2/API 호출이 순차적으로 들어오는데 0.1초 라고 가정합니다.
이벤트 루프는 /fetch-data/ 이벤트를 받아 실행합니다.
0.1초 뒤에 /fetch-data2/ 가 요청이 들어오게 됩니다.
/fetch-data/ 실행중에 await를 만나면 대기로 전환하고 /fetch-data2/ 를 실행합니다.
/fetch-data2/ 도 await를 만나 대기로 전환됩니다.
/fetch-data2/ 의 작업이 더 빠르기 때문에 먼저 종료되고 이벤트 루프는 제어권을 다시 /fetch-data/ 로 넘겨 작업을 마무리 합니다.

예시는 매우 간단한 상황을 가정했기 때문에 위와 같이 설명이 가능하지만, 실제 애플리케이션에서는 더 복잡하게 많은 요청이 엮여있어 이벤트 루프의 스케쥴링이 더 복잡할 것입니다.

마무리

이벤트 루프 내부의 코드 동작은 빼고 개념적으로만 알아봤습니다. 핵심 포인트를 다음과 같이 정리해봤습니다.

이벤트 루프는 여러 비동기 태스크들을 관리합니다. 동시성을 띌 수 있는 이유는 이벤트 루프가 작업들을 효율적으로 스케쥴링하여 작업들을 빠르게 전환하면서 처리하기 때문입니다.
작업들은 요청이 들어오는 순서대로 스케쥴링 되는 것이 아닙니다.
이벤트 루프는 await 만나면 대기로 전환하고 작업 제어권을 넘겨 다른 작업들을 실행합니다.

목차

이벤트 루프

이벤트 루프의 처리

FastAPI 예제로 알아보기

마무리