[OS] 동기와 비동기

[OS] 동기와 비동기

 

동기는 어떤 일이 끝난 후에 다음일을 하는 것, 비동기는 어떤 일이 끝나지 않더라도 다음 일을 수행할 수 있는 것이다.

Blocking & None-Blocking

• 동기 & 비동기를 살펴보기 전에 blocking & none-blocking 먼저 살펴보자

Blocking

• I/O 작업은 user level에서 직접 수행할 수 없고 kernel level로 들어가야 한다. 따라서 user level에서 kernel level로system call을 보내서 I/O 작업을 수행한다. 이때 application 단의 스레드에 block이 걸린다. (I/O 작업이 끝나기 전까지 반환되지 않기 때문) 그리고 kernel level에서 해당 I/O 작업이 끝나고 데이터를 반환하면 그때서야 application 단의 스레드에 걸렸던 block이 풀린다. 즉, application 단에서는 아무런 동작도 안하는 것처럼 보이는 것이다.
• 단점: cpu 낭비가 심함

Non-Blocking

• 앞에서 설명한 blocking I/O 방식과 다르게 Non-blocing I/O 방식은 kernel level에서 I/O 작업을 수행하는 동안 user 단의 작업을 중단시키지 않는다. 즉, user가 system call을 보내면 kernel에서는 일단 바로 결과를 반환한다. 여기서 반환하는 값은 그 순간 가져올 수 있는 데이터에 해당한다. 이후에 계속적으로 가져올 수 있는 데이터를 축적한다. 
• 단점: 가져올 수 있는 데이터를 축적하는 과정에서 user level에서 원하는 사이즈가 되었는지 계속해서 확인해줘야 한다.(polling) 이 과정에서 수많은 클라이언트의 요청이 동시 다발적으로 일어나면 cpu에 부담이 될 수 있다.

---

Synchronous & Asynchronous

Synchronous

• Synchronous는 system call이 끝날때까지 기다리고 결과물을 가져온다.

Asynchronous

• Asynchronous에서는 system call이 완료되지 않아도 기다리지 않는다. 나중에 완료가 되면 그때 결과물을 가져온다.

---

Blocking/Non-Blocking은 호출되는 함수가 바로 리턴하느냐 마느냐가 포인트
Synchronous/Asynchronous는 호출되는 함수의 작업 완료 여부를 누가 신경쓰냐가 포인트

Blocking VS Synchronous

• Synchronous: 시스템의 반환을 기다리는 동안 waiting queue에 머무는 것이 필수가 아님, 호출하는 함수가 호출되는 함수의 작업 완료 후 리턴을 기다리거나, 또는 호출되는 함수로부터 바로 리턴 받더라도 작업 완료 여부를 호출하는 함수 스스로 계속 확인하며 신경쓰면 synchronous
• Blocking: 시스템의 반환을 기다리는 동안 waiting queue에 머무는 것이 필수, 호출된 함수가 자신의 작업을 모두 마칠 때까지 호출한 함수에게 제어권을 넘겨주지 않고 대기하게 만들면 blocking
• 둘다 시스템의 반환을 기다린다는 측면에서 같은 개념

Non-Blocking VS Asynchronous

• Asynchronous: system call이 반환될 때 실행된 결과와 함께 반환될 경우, 호출되는 함수에게 callback을 전달해서, 호출되는 함수의 작업잉 완료되면 호출되는 함수가 전달받은 callback을 실행하고, 호출하는 함수는 작업 완료 여부를 신경쓰지 않으면 Asynchronous
• Non-Blocking: system call이 반환될 때 실행된 결과와 함께 반환되지 않는 경우, 호출된 함수가 바로 리턴해서 호출한 함수에게 제어권을 넘겨주고, 호출한 함수가 다른 일을 할 수 있는 기회를 줄 수 있으면 Non-Blocking

---

Non-Blocking & Synchronous

• 그럼 이 조합을 살펴보자. 위의 설명에 따르면 Non-Blocking & Synchronous는 호출되는 함수는 바로 리턴하고 호출하는 함수는 작업 완료 여부를 신경쓴다. 즉, 함수를 호출하고 바로 반환 받아서 다른 작업을 할 수 있지만(non-blocking) 호출 후 수행되는 작업이 완료되는 것은 아니며, 호출하는 함수가 호출된 함수 쪽에 작업 완료 여부를 계속 묻는다.

Blocking & Asynchronous

• 이 조합은 위의 설명에 따르면 호출되는 함수가 바로 리턴하지 않고, 호출하는 함수는 작업 완료 여부를 신경쓰지 않는 것이다.

 

 

 

Reference

nesoy.github.io/articles/2017-01/Synchronized

asfirstalways.tistory.com/348

github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/tree/master/OS#%EB%8F%99%EA%B8%B0%EC%99%80-%EB%B9%84%EB%8F%99%EA%B8%B0%EC%9D%98-%EC%B0%A8%EC%9D%B4

homoefficio.github.io/2017/02/19/Blocking-NonBlocking-Synchronous-Asynchronous/