Nodejs

Pending: 보류중 Callbacks Phase

 - 이 페이즈에는 Pending_queue에 담기는 콜백들을 관리한다. 

 - 이 큐에 담기는 콜백들은 이 전 이벤트 루프 반복에서 수행되지 못했던 I/O 콜백들이다.

 

 - Time Phase에서 말했듯 대부분의 페이즈는 시스템의 실행 한도의 영향을 받는다.

 - 시스템의 실행 한도 제한에 의해 큐에 쌓은 모든 작업을 실행하지 못하고 다음 페이즈로 넘어갈 수도 있다.

 - 이때 처리하지 못하고 넘어간 작업들을 쌓아놓고 실행하는 페이즈다.

 

 - 에러 헨들러 콜백 또한 pending_queue로 들어오게 된다. *nix는 TCP 단에서 ECONNREFUSED( : 연결 서버에 의해 거부)를 받으면 pending_queue에 에러 핸들러를 추가한다.

static int uv__run_pending(uv_loop_t* loop) {
  QUEUE* q;
  QUEUE pq;
  uv__io_t* w;
​
  if (QUEUE_EMPTY(&loop->pending_queue)) // pending_queue가 비어있다면 바로 0을 리턴한다
    return 0;
​
  QUEUE_MOVE(&loop->pending_queue, &pq);
​
  while (!QUEUE_EMPTY(&pq)) {
    q = QUEUE_HEAD(&pq);
    QUEUE_REMOVE(q);
    QUEUE_INIT(q);
    w = QUEUE_DATA(q, uv__io_t, pending_queue);
    w->cb(loop, w, POLLOUT); // 큐에 담겨있던 콜백을 실행한다
  }
​
  return 1;
}

실제 Pending Callback Phase에서 콜백을 실행하는 코드이다

 

만약 pending_queue에 담겨있는 콜백이 없다면 그 즉시 0을 리턴하고 다음 페이즈로 넘어간다.

만약 pending_queue에 콜백이 담겨있다면 시스템의 실행 한도를 넘어가기 전까지 큐에 있는 모든
콜백을 순서대로 실행한다. 그리고 pending 되었던 작업을 실행했다는 의미로 1을 반환한다.

uv_run_pending의 반환값은 event loop의 mode가 UV_RUN_ONCE일 때 Poll Phase가 기다리는 시간을 결정하는데 영향을 끼친다. 하지만 Node.js의 event loop의 mode는 기본적으로 UV_RUN_DEFAULT이므로 신경쓰지 않아도 된다.

event loop의 mode는 UV_RUN_DEFAULT, UV_RUN_ONCE, UV_RUN_NOWAIT가 존재하며 각 mode에 대한 자세한 설명은 공식 문서에서 확인할 수 있다.

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Idle: 게으른, 쉬고 있는 , Prepare Phase

 - 이 페이즈들은 Node.js의 내부적인 관리를 위해 JavaScript를 실행하지 않는다.

 - 공식 문서에서도 별다른 설명이 없고 코드의 직접적인 실행에 영향을 미치지 않는다.

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Poll: 투표, 여론조사 Phase

 - 이 페이즈는 새로운 I/O 이벤트를 다루면 watcher_queue의 콜백들을 실행한다. // watcher : 당직자

 - watcher_queue에는 I/O에 대한 거의 모든 콜백들이 담긴다.

 - 쉽게 말해 setTimeout, setImmediate, close 콜백 등을 제외한 모든 콜백이 watcher_queue에서 실행된다고 생각하면 된다.

// watcher_queue 에 담긴 비동기 콜백들의 종류

데이터 베이스에 쿼리를 보낸 후 결과가 왔을 때 실행되는 콜백
HTTP 요청을 보낸 후 응답이 왔을 때 실행되는 콜백
파일을 비동기로 읽고 다 읽었을 때 실행되는 콜백

Poll Phase가 콜백을 관리하는 방법

 - 우선, Poll Phase가 어떻게 새로운 I/O 이벤트에 대한 콜백을 다루는지부터 알아보자

 - Poll Phase가 watcher_queue에 담긴 콜백들을 관리 한다고 하였다.

 - 하지만 I/O 이벤트는 타이머와 달리 큐에 담긴 순서대로 I/O 작업이 완료되어 콜백 또한 차례대로 실행된다는 보장이

   없다.

 

 - 데이터 베이스에 A, B 쿼리를 순서대로 날려도 응답은 B, A의 순서로 올 수도 있다.

 - A를 B 보다 먼저 실행하기 위해 A 응답이 올 때까지 B의 콜백 처리를 미루는 것은 말도 안되는 일이다.

 - 큐에 담긴 순서와 무관하게 B를 먼저 실행하는 것은 당연하다.

 - 실행을 가지고 있던 타이머와 달리 I/O 이벤트는 이벤트 루프 혼자서는 언제 완료 되어있는지 알 수가 없다.

 - 이런 문제를 해결하기 위해 Poll Phase는 단순한 콜백 큐를 사용하지 않는다.

 

 - 이벤트 루프가 n 개의 열린 소켓을 가지고 있고 n 개의 완료되지 않은 요청이 있다고 가정할 때

 - 이 n 개의 소켓에 대해 소켓과 메타 데이터를 가진 watcher를 관리하는 큐가 watcher_queue이다.

 - 그리고 각 watcher는 FD( File Descriptor: 기술자)를 가지고 있다. 이 FD는 네트워크 소켓, 파일 등을 가리킨다.

 

 - 운영체제가 FD가 준비 되었다고 알리면 이벤트 루프는 이에 해당하는 watcher를 찾을 수 있고 watcher가 맡고 있던

   콜백을 실행할 수 있다.

※ Poll Phase 또한 시스템 시행 한도의 영향을 받는다.

 

Poll Phase Blocking: 막다 방해하다.

 - Node.js가 Poll Phase에 진입했을 때 기다리고 있는 I/O 요청이 없거나, 아직 응답이 오지 않았을 때

 - Timer Phase Pending Callback Phase와 달리 바로 다음 페이즈로 넘어가지 않고 조금 다르게 작동한다.

 - Node.js가 다음 페이즈로 이동해 Poll Phase로 올 때까지 실행할 수 있는 작업이 있는지 고려한다.

 - Poll Phase에 진입해 콜백들을 실행해 watcher_queue가 비게 된다면, 또는 처음부터 watcher_queue가 비어있었다면 

   이벤트 루프는 Poll Phase에서 잠시 대기(timeout :

농구·배구 등의 경기에서, 경기를 일시 중지시켜 선수의 교체·휴식·작전의 협의 등을 행하도록 규정된 짧은 시간. 경기 시간에 포함되지 않음. 타임.

) 할 수 있다.

이벤트 루프가 종료되었다면 바로 다음 페이즈로 넘어간다.
만약 Close Callbacks Phase, Pending Callbacks Phase에서 실행할 작업이 있다면 바로 다음 페이즈로 넘어간다.
만약 Timer Phase에서 즉시 실행할 수 있는 타이머가 있다면 바로 다음 페이즈로 넘어간다.

만약 Timer Phase에서 즉시 실행할 수 있는 타이머는 없지만 n초 후에 실행할 수 있는 타이머가 있다면
n초 기다린 후 다음 페이즈로 넘어간다.

 

Check Phase

 - 이 페이즈는 오직 setImmediate의 콜백만을 위한 페이즈이다.

 - setImmediate가 호출되면 Check Pase의 큐에 담기고 Node.js가 Check Phase에 진입하면 차례대로 실행한다.

 

 - 공식 문서에서 setImeediate와 process.nextTick의 차이에 주목한다.

process.nextTick은 같은 페이즈에서 호출한 즉시 실행된다.

setImmediate는 다음 틱에서 실행된다. 정확히는 Node.js가 
틱을 거쳐 Check Phase에 진입하면 실행된다.

 - process.nextTick은 즉시 실행되고 setImeediate는 다음 틱에 실행된다.

 - 공식 문서에서도 두 이름은 바뀌어야 된다고 하지만 이미 많은 모듈들이 위 두가지의 뒤바뀐 동작에 의존해 동작하고 있어 이름을 바꾸지 못했다고 한다.

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Close Callbacks Phase

 - socket.on('close', () => {})과 같은 close 이벤트 타입의 핸들러를 처리하는 페이즈이다.

 - 정확하게는 uv_close()를 부르면서 종료된 핸들러의 콜백들을 처리하는 페이즈이다.

static void uv__run_closing_handles(uv_loop_t* loop) {
  uv_handle_t* p;
  uv_handle_t* q;
​
  p = loop->closing_handles;
  loop->closing_handles = NULL;
​
  while (p) { // close queue에 담긴 콜백을 실행한다
    q = p->next_closing;
    uv__finish_close(p);
    p = q;
  }
}

실제 Close Callbacks Phase 코드로써 시스템 실행 한도를 초과하기 전까지 closeing_handles에 담긴 순서대로 실행한다.

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Node.js 이벤트 루프(Event Loop) 샅샅이 분석하기