[Node.js] worker thread를 이용한 CPU bound 작업 병렬 처리

개요

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NestJS로 프로젝트를 진행하며, CPU bound 작업이 있는 상황이 있었습니다.

 

JS는 기본적으로 싱글스레드 비동기로 동작했기 때문에 CPU 코어수가 여러개 있더라도 한개의 코어밖에 사용하지 못했습니다.

 

이 때문에 CPU bound 작업을 병렬처리하지 못했고, 이는 사용자가 빠르게 응답을 받지 못하는 결과로 이어졌습니다.

 

이를 해결하고자 Node.js의 내장 모듈인 worker thread를 이용해서 JS 코드를 병렬처리 해보겠습니다.

 

 

 

worker thread 

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worker thread는 Node.js에서 다중 스레드를 사용할 수 있도록 도와주는 모듈입니다.

 

1부터 10억까지 더하는 작업을 예시로 들어 설명드리겠습니다.

 

 

사용법은 간단합니다.

 

worker_thread 모듈을 가져온 뒤, 사용자가 파라미터로 보내준 값을 읽어와 병렬처리 코드를 작성하면 됩니다.

 

위 코드에서는 worker로부터 startRange와 endRange를 받아와 모두 더하는 작업을 수행했습니다.

 

 

worker thread를 사용하기 위해 워커를 생성하고, 해당 워커스레드에서 사용할 data를 넘겨주는 코드입니다.

 

worker.js에서 startRange와 endRange를 읽어온 뒤 사용하기 위해 workerData의 인자값으로 startRange와 endRange를 넣어줍니다.

 

 

 

성능 테스트

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worker thread를 사용했을때와 하지 않았을 때, 1부터 10억까지 더하는 작업을 수행해보겠습니다.

 

아래는 단일 스레드를 사용했을 때 성능 결과입니다.

 

측정 결과 평균적으로 760ms의 성능을 나타냈습니다.

 

다음은 worker thread를 사용했을 때의 성능 결과입니다.

 

 

정확히 1/2는 아니지만 그와 근사한 값으로 줄어든 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

 

결론

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JS 환경에서 CPU bound 작업의 성능 개선을 위해 worker thread를 사용해 보았습니다.

 

JS는 싱글스레드로 동시성 문제 없이 안전하게 작업을 처리할 수 있다는 작업이 있지만 cpu bound 작업이 있는 경우 이 점이 단점으로 작용한다는 것을 알게되었습니다.

 

하지만 일반적인 웹 어플리케이션은 CPU 집약적인 작업보단 IO 관련된 작업이 더 많기 때문에 상황에 맞게 worker thread 모듈을 사용하면 좋을 것 같습니다.