1. 핵심 요약

각 용어의 핵심 개념을 정리하면 다음과 같다.

Sync
- 두 작업 간의 문맥 교환이 동시적으로 이뤄지는 것을 말한다
Async
- 두 작업 간의 문맥 교환이 비동시적으로 이뤄지는 것을 말한다
Blocking
- 한 작업이 진행되는 동안 다른 작업이 대기하는 것을 말한다
Non-blocking
- 한 작업이 진행되는 동안 다른 작업이 대기하지 않고 진행되는 것을 말한다

위와 같이 Sync/Async와 Blocking/Non-Blocking의 개념적 차이가 있기는 하지만, 일반적으로 Sync & Blocking 그리고 Async & Non-Blocking은 짝을 이룬다. 따라서 이들 간의 차이점보다 유사점에 주목하는 것이 실질적으로 프로그래밍에 더 도움이 될 것 같다.

2. Sync / Async

두 작업 간의 문맥 교환이 동기적으로 일어나는지 여부를 말한다.

2.1. sync / async 예시

동기/비동기를 다음 두가지 예시로 설명할 수 있다. 서로 다른 두 예시의 공통점에 주목하길 바란다.

호출자와 피호출자의 관점에서 보자면, 피호출자 작업이 끝남과 동시에 호출자의 작업이 재개되는 것을 말한다.
아래 그림에서 Server의 작업이 끝나고, Client가 작업을 재개하는 데 시간차 있음을 주목하자
통신의 관점에서 보자면, 두 통신 주체의 정보교환 동기화 되었는지를 말한다.

2.2. sync / async 예시..?

아래 그림은 'Sync/Async'를 검색했을 많이 나오는 그림인데, 나는 이 그림이 '동기/비동기' 개념을 이해하는데 혼동을 불러일으킨다고 생각한다. 아래 그림은 '동기/비동기'보다 '싱글 프로세스/멀티 프로세스'에 더 적합한 그림이다.

그렇다고 위 그림이 틀렸다는 말은 아니다. 내가 하고 싶은 말은, 멀티 태스킹이 비동기 프로그래밍에서 빈번하게 발생하지만, 그렇다고 멀티 태스킹이 곧 비동기 프로그래밍은 아니라는 것이다. 예를 들어 아래같은 상황도 비동기 프로그래밍의 한 예시이다.

3. Blocking / Non-blocking

한 작업이 진행되는 동안 다른 작업이 대기하는지 여부를 말한다.

3.1. Blocking / Non-blocking 예시

호출자와 피호출자의 관점에서 보자면, 피호출자 작업이 진행되는 동안 호출자의 작업이 대기하는 것을 말한다.

4. Cross Over Table

이렇게 4가지 개념을 정리하고 나면, 높은 확률로 아래 테이블을 마주하게 된다. 보자마자 들었던 생각은 'Synchronous & Non-blocking 하고 Asynchronous & Blocking은 대체 뭐지?'였는데, 결론만 말하면 그 정도로 드문 케이스라는 것이다.

4.1. Synchronous & Blocking

일반적으로 프로그래밍 언어는 Synchronous하고 Blocking하게 동작한다. 코드가 실행되면서 호출되는 함수들은 콜 스택에 쌓이게 된다. 이름이 "스택"인 만큼 LIFO으로 동작한다. 즉 나중에 호출된 함수가 완료되고 나서야, 그 전에 호출했던 함수가 이어서 동작된다. 비동기 & 블로킹 방식의 특징과 동일하다.

4.2. Asynchronous & Non-blocking

대부분의 프로그래밍 언어는 I/O작업과 같이 오랜 시간이 걸리는 작업에 대해 Asynchronous하고 Non-blocking하게 동작한다. 콜 스택 방식으로 I/O 작업을 처리할 경우, 뒤의 작업들이 오랜 시간 지연된다. 그래서 대부분의 프로그래밍 언어는 I/O과 같은 작업을 커널에 넘긴다.

커널이 I/O 작업을 다루는 동안 메인 프로세스 뒤의 작업을 이어나간다 (논 블로킹). I/O 작업 완료 되면 이벤트 핸들러 함수나 콜백 함수를 통해 처리한다 (비동기).

4.3. Synchronous & Non-blocking

두 작업이 동시에 일어나면서, 끊임없이 서로의 작업상태를 동기화하는 것을 말한다. 이련 경우가 뭐가 있나 했는데, Inpa Dev님이 적절한 예시를 들어주셨다. 바로 게임 로딩 화면이다. 클라이언트가 계속해서 화면을 렌더링하는 와중에(논브로킹), 로딩 진행률을 서버와 동기화해야한다(동기).

4.4. Asynchronous & Blocking

작업 상태를 동기화하지도 않을 거면서, 상대 작업이 끝나길 대기하는 괴상한 상태이다. Ryan 님이 예시로 I/O Multiplexing을 위한 시스템 콜 Select와 Poll을 들어주셨는데, 솔직히 뭔 말인지 잘 모르겠다. 아무튼 Asynchronous & Blocking의 작업 효율은 Synchronous & Blocking과 비슷하며, 대부분의 경우 의도치 않은 개발 실수일 것 이란다.