[OS] 동기식 입출력 vs 비동기식 입출력

💡개념 이해하기

오늘은 동기식 입출력과 비동기식 입출력에 대하여 알아볼 것이다.

먼저 동기식, 비동기식 어원부터 살펴보자. 동기식은 영어로 Synchronized인데, 딱딱 시간에 맞춰진다는 의미이다.

예를 들어 립싱크에서 싱크도 Sync이다. 입모양과 노래 소리를 시간에 맞추는 것이니 립'싱크'라고 하는 것이다.

그렇다면 IO에서 synchronize 되어있다는 것은 무슨 의미일까? 아래 그림을 보자.

 

동기식 입출력 (Synchronized IO)는 순차적으로 입출력이 처리되고 있고, 비동기식 입출력 (Asynchronized IO)에서는 순서를 지키지 않은채 처리되고 있다. 

 

이와 같이 순서를 지켜 처리하는 것을 동기적(Synchronized), 그것을 보장해주지 않는 것을 비동기적(Asynchronous)라고 한다.

 

 

1. Synchronous의 경우, user가 어떤 것을 request하고 IO를 요청했을 때 user는 거기서 멈춰버린다. 그리고 kernel에서 IO interrupt가 올때까지 기다린다.

2. 하지만 Asynchronous의 경우, user는 IO interrupt가 오지 않아도 그냥 무시하고 계속 진행하게 된다.

 

이제 지금까지 이야기한 것을 정리해보고 어떤 구현 방식이 있는지 살펴보자.

 

동기적 입출력 (Synchronized IO)

• 사용자 프로그램이 I/O 작업을 요청하고, I/O 작업이 완료될 때까지 대기함. IO작업이 완료되어서야지만 제어가 사용자 프로그램으로 넘어감
• 구현 방법 1
  • IO가 끝날 때까지 CPU는 아무것도 안하고 있음. 매시점 하나의 IO만 일어날 수 있음
• 구현 방법 2
  • IO가 완료될 때까지 해당 프로그램에게서 제어를 빼았음. 
  • 그 프로그램을 IO 처리를 기다리는 큐에 줄세움
  • 다른 프로그램에게 CPU를 줌

비동기적 입출력 (Asynchronized IO)

• I/O 작업을 요청하고, I/O 작업이 끝날 때까지 대기하지 않고 제어가 바로 사용자 프로그램에게로 넘어감

 

💡 동기식, 비동기식 모두 I/O의 완료는 interrupt로 준다!

 

 

예시

왼(동기식), 오(비동기식)

클라이언트의 요청을 처리하는 서버에서도 동기식, 비동기식의 개념을 볼 수 있다.

왼쪽 그림(동기식)을 보면 서버는 클라이언트의 요청을 순차적으로 처리한다. 요청1,2,3이 들어왔을 때 요청1이 끝나야지 요청2를 처리하고 그 후에는 요청3을 처리하고... 이런 식이다. 이런 방식일 경우 만약 요청이 매우 많이 들어오면 서버의 과부하가 걸릴 수있고 사용자는 무작정만 대기만 타야할 수 있다.

 

반면 오른쪽의 비동기식 처리를 나타낸 그림을 보자. 클라이언트가 요청을 보냈을 때 이 요청을 처리한 후 다음 요청을 처리하는 것이 아니라, 동시에 여러개의 요청을 처리하고 있는 것을 볼 수 있다. 이렇게 되면 위 동기식 방식으로 했을 때의 문제점을 해결할 수 있다.

 

 

Reference

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001772604