Node.js에서 이벤트 루프 블로킹 문제 해결

Node.js의 이벤트 루프는 비동기 작업을 효율적으로 처리하는 핵심 메커니즘입니다. 하지만 CPU 집약적인 작업이나 긴 동기 작업으로 인해 이벤트 루프가 블로킹되면 애플리케이션의 성능이 크게 저하될 수 있습니다. 이 글에서는 Node.js에서 이벤트 루프 블로킹 문제를 해결하기 위한 다양한 전략과 기법을 살펴보겠습니다.

1. 이벤트 루프 이해하기

이벤트 루프는 Node.js가 비동기 작업을 처리하는 핵심 메커니즘입니다. 이벤트 루프는 콜 스택, 콜백 큐, Web API 등을 모니터링하며 비동기 작업을 관리합니다. 이벤트 루프가 블로킹되면 다른 작업을 처리할 수 없게 되어 전체 애플리케이션의 성능이 저하됩니다.

2. 블로킹 코드 식별하기

이벤트 루프 블로킹의 주요 원인은 CPU 집약적인 작업이나 긴 동기 작업입니다. 

app.get('/calculate', (req, res) => {
    let result = 0;
    for (let i = 0; i < 1e9; i++) {
        result += i;
    }
    res.json({ result });
});
        

이 코드는 큰 루프로 인해 이벤트 루프를 블로킹하여 다른 요청을 처리할 수 없게 만듭니다.

 

3. 이벤트 루프 블로킹 해결 전략

3.1 작업 분할(Task Partitioning)

큰 작업을 작은 단위로 나누어 이벤트 루프가 중간에 다른 작업을 처리할 수 있게 합니다.

function heavyTask(n, callback) {
    let result = 0;
    function doChunk() {
        let count = 0;
        while (n > 0 && count < 1000) {
            result += n;
            n--;
            count++;
        }
        if (n > 0) {
            setImmediate(doChunk);
        } else {
            callback(result);
        }
    }
    doChunk();
}
        

3.2 워커 스레드(Worker Threads) 사용

CPU 집약적인 작업을 별도의 스레드에서 실행하여 메인 이벤트 루프의 블로킹을 방지합니다.

const { Worker } = require('worker_threads');

function runHeavyTask(data) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const worker = new Worker('./worker.js', { workerData: data });
        worker.on('message', resolve);
        worker.on('error', reject);
        worker.on('exit', (code) => {
            if (code !== 0) reject(new Error(`Worker stopped with exit code ${code}`));
        });
    });
}
        

3.3 클러스터링(Clustering)

Node.js의 클러스터 모듈을 사용하여 여러 프로세스에 작업을 분산시킵니다.

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
    console.log(`Master ${process.pid} is running`);
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }
} else {
    http.createServer((req, res) => {
        res.writeHead(200);
        res.end('Hello World\n');
    }).listen(8000);
    console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}
        

4. 모범 사례

• 비동기 API 사용: 가능한 한 비동기 API를 사용하여 블로킹을 방지합니다.
• 프로미스 활용: 복잡한 비동기 로직을 프로미스로 구현하여 가독성과 에러 처리를 개선합니다.
• 비동기 루프 사용: 대량의 데이터를 처리할 때는 비동기 루프를 사용합니다.
• 스트리밍: 대용량 데이터를 처리할 때는 스트리밍 기법을 활용합니다.
• 캐싱: 반복적인 계산이나 I/O 작업의 결과를 캐싱하여 성능을 향상시킵니다.

결론

Node.js에서 이벤트 루프 블로킹을 방지하는 것은 애플리케이션의 성능과 확장성을 위해 매우 중요합니다. 작업 분할, 워커 스레드, 클러스터링 등의 기법을 적절히 활용하고, 비동기 프로그래밍 패턴을 따르면 이벤트 루프 블로킹 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 또한, 지속적인 성능 모니터링과 프로파일링을 통해 잠재적인 블로킹 지점을 식별하고 최적화하는 것이 중요합니다.