Python async 혼내주기 - 1편: 비동기란 뭔가요?

이번 시간에는 Python으로 비동기 (asynchronous)를 처리하는 방법에 대해 알아봅니다. 비동기, 프로그래밍을 하다보면 정말 많이 마주치는 개념인데요. Python 상에서 비동기 프로그래밍을 어떻게 할 수 있을지 함께 차근차근 살펴보아요!

비동기 (asynchronous)란 뭔가요?

“The world is asynchronous”

무려 2022년 AWS re:invent Keynote에서 등장한 문구입니다. 키노트 링크

도대체 비동기가 무엇이길래, AWS 기조 연설에서도 이렇게 강조하는 것 일까요?

간단하게 말하면, 동기는 일을 순서대로 처리하는 방식을 이야기하고, 비동기란 앞의 일의 결과를 기다리지 않고, 다음 일을 시작하는 방식을 이야기합니다.

이미지 출처

Q. 비동기 = 병렬 처리?
비동기 처리를 여러 작업을 병렬적으로 (한꺼번에) 처리하는 개념으로 가끔 오해하고는 합니다.
엄밀하게 이야기하면 비동기와 병렬 처리는 같은 개념이 아닙니다.
자세한 내용은 링크를 참고해보세요!

예를 들어 우리가 패스트푸드 점에서 세트 메뉴를 주문하면, 꼭 메뉴마다 정해진 순서 없이, 먼저 완성되는 순서대로 쟁반 위에 올려 세트를 완성하는 것을 볼 수 있어요.

이처럼 작업의 실행 및 완료 순서를 보장하지 않는 시스템을 우리는 비동기라고 불러요.

비동기는 주로 시스템의 응답성을 높이기 위해 많이 사용합니다.

앞에 느린 작업 (대표적으로 File or Network I/O) 작업이 있을 때, 이것이 끝날 때까지 계속 기다리지 않고, 다른 작업들을 먼저 처리할 수 있습니다. 이를 통해 사용자 입장에서는 더 응답 속도를 기대할 수 있는 것이죠.

더 나아가, AWS는 시스템 설계 측면에서도 비동기의 이점을 설명합니다.

비동기를 사용하면 느슨하게 결합된 시스템 (loosely coupled system)을 만들 수 있다고 합니다.

시스템을 느슨하게 결합하면 아래 3가지 장점이 있다고 합니다.

• Fewer Dependency
  • 시스템 혹은 컴포넌트 간의 의존성이 적어집니다. 이는 변경 사항이 발생 했을 때, 다른 곳을 수정해야 하는 일을 줄일 수 있습니다.
• Failure isolation
  • 한 컴포넌트에서 에러가 발생해도, 다른 컴포넌트의 작업에 영향을 주지 않고, 전체 작업이 완료될 수 있도록 합니다.
• Evolvable architectures
  • 새로운 변경 사항이 발생 했을 때 해당 컴포넌트만 교체해주면 됩니다.
  • 즉 아키텍처의 개발 및 발전이 용이해 집니다.

위 아키텍처를 Event Driven Architecture라고도 하는데, 다른 포스트에서 한번 다루어보도록 할게요 😀

이외에도 AWS에서 비동기의 이점과 이를 자사 제품에 어떻게 녹여냈는지 잘 설명했는데 꼭 한번 들어보는 것을 추천드려요!

그래서 Python에서도 비동기를 할 수 있나요?

정답은 당연히 Yes입니다!

아래 코드는 각 Task를 동기 방식으로 처리한 예시에요.

import time
import datetime

def task(seconds):
    time.sleep(seconds)

def main():
    start = time.time()
    task(3)
    task(3)
    task(3)
    print(time.time() - start)
    
main()

#output: 9.009347915649414

실행 시간은 당연하게도 약 9초가 소요되는 것을 볼 수 있어요.

이를 비동기로 처리하면 어떻게 될까요?

import asyncio
import time

async def task(seconds):

    await asyncio.sleep(seconds)

async def main():
    start = time.time()
    await asyncio.gather(
        task(3),
        task(3),
        task(3)
    )
    print(time.time() - start)

asyncio.run(main())

#output: 3.002739906311035

놀랍게도 3초가 소요되는 것을 볼 수 있습니다!

특히 python에서 비동기를 처리하기 위한 asyncio 라는 기본 라이브러리를 제공하면서,

async, await 와 같은 기본적인 문법만 알고 있어도, 간단하게 비동기 프로그램을 작성할 수 있답니다.

하지만 조금만 깊이 들어가면 이벤트 루프, 코루틴, 태스크, GIL 과 같은 낯선 용어들이 등장하기 시작해요.
또 파이썬 상에서 비동기가 어떻게 동작하는지 잘 모르고 사용한다면, 큰 코 다칠 수도 있어요. (제가 그랬어요 😥)

그래서 다음 시간에는 파이썬 상에서 비동기가 어떻게 동작하는지 조금 더 깊이 살펴보도록 할게요.

감사합니다 😀