동시성과 병렬성 이해: Go에서의 동시성 마스터링

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

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개발 툴

대상자

- Go 언어를 사용하는 중급 이상 개발자

- 동시성 및 병렬성 개념을 학습하고자 하는 프로그래머

- Java/C++ 등 전통적인 동시성 모델과 비교를 원하는 개발자

- 난이도: 중간 (기본 프로그래밍 지식 필요)

핵심 요약

• 동시성(Concurrency): 작업의 구조화를 통해 병렬적으로 실행되는 작업을 관리 (예: goroutine 활용)
• 병렬성(Parallelism): 다중 CPU 코어를 활용한 실제 동시 실행 (예: M:N 스케줄러 기반)
• Go의 goroutine과 channel은 공유 메모리 대신 통신을 통해 간결하고 안전한 동시성을 제공

섹션별 세부 요약

1. 동시성 vs 병렬성 정의

• 동시성: 다중 작업을 효율적으로 스위칭하여 실행 (예: 한 주방에서 다중 요리 준비)
• 병렬성: 다중 CPU 코어를 활용하여 실제 동시 실행 (예: 세 명의 요리사가 병렬로 요리)
• Go 런타임은 스마트한 작업 관리자 역할을 수행 (goroutine 할당 및 스케줄링)

2. 동시성의 실용적 활용

• API/DB 호출, 네트워크 I/O, 대규모 사용자 처리 시 동시성의 중요성
• 동시성의 핵심 목표: 자원 효율성 (예: 100개 이미지 다운로드 시 goroutine으로 동시 실행)
• 순차적 처리: 느리고 비효율적 (예: 100개 이미지를 순차적으로 다운로드)

3. Go의 동시성 기술

• goroutine:

- 경량한 사용자 공간 함수 (예: go doSomething() 호출)

- 스택 크기 작음 (KB 단위, 필요 시 확장)

- M:N 스케줄러를 통해 OS 스레드에 매핑 (예: 수천 개의 goroutine 실행 가능)

• channel:

- 메시지 전달 큐 (예: ch := make(chan string) 생성)

- 공유 메모리 대신 통신을 통해 락(Lock) 사용 감소

- 동시성 안전한 구조 (예: ch <- "hello"로 데이터 전달)

4. Go의 런타임 개선

• goroutine 스케줄링 최적화
• 동기화 오버헤드 감소 (예: sync.Mutex 및 WaitGroup 성능 향상)
• 디버깅 도구 강화 (예: runtime/trace 및 pprof 활용)

5. Go와 전통적 모델의 비교

• Java/C++: 스레드 및 공유 메모리 사용 → 데드락, 레이스 조건, 컨텍스트 스위칭 오버헤드 발생 가능성
• Go: goroutine + channel 기반으로 복잡성 감소 및 안정성 향상

결론

• Go의 동시성 모델: 간결성, 확장성, 생산성을 동시에 달성
• 실무 팁:

- goroutine과 channel을 활용한 비동기 처리 구조 설계

- 공유 메모리 대신 통신 원칙 준수

- M:N 스케줄러를 통해 리소스 최적화

• Go 1.21 이후 버전에서는 동시성 디버깅 도구가 더욱 강화될 예정