Node.js Event Loop의 진짜 구조

Event Loop 를 설명할 때 보통 Call Stack, Task Queue, Event Loop 가 Queue 에서 꺼내서 실행한다고 표현합니다. 여기서 빠진 핵심은 실제 Node.js Event Loop 는 단순 Queue 하나가 아니라는 것입니다.

Node.js Event Loop 는 6개의 Phase 로 동작합니다. timers → pending callbacks → idle, prepare → poll → check → close callbacks

그리고 각 phase마다 자기만의 queue 가 존재합니다.

핵심 Phase 이해하기

첫 번쨰는 timers 입니다.
setTimeout, setInterval 로 '시간이 지나면 실행' 이 아니라 '최소 시간이 지난 후, 이 phase 에서 실행'

두 번째는 poll 입니다.
I/O 작업 처리 (파일, 네트워크) 로 Event Loop 의 심장 역할이라 할 수 있는데 주요 특징은 새로운 I/O 를 기다리고, queue 가 비면 대기한다는 점입니다.

세 번쨰는 check 입니다.
setImmediate 로 poll 이후 바로 실행되는 phase

네 번째는 Microtask Queue 입니다.
Node 에는 Microtask Queue 가 따로 존재하는데 Microtask 종류로는 Promise.then, queueMicrotask, process.nextTick (Node 전용, 더 우선순위 높음) 가 있습니다. 중요 규칙은 현재 작업이 끝나면 Microtask 가 전부 실행되고 다음 Phase 로 이동한다는 점이 핵심입니다.

코드로 살펴보면

setTimeout(() => console.log("timeout"), 0);
setImmediate(() => console.log("immediate"));
Promise.resolve().then(() => console.log("promise"));
process.nextTick(() => console.log("nextTick"));

// 실행 결과
nextTick
promise
timeout or immediate (환경에 따라 다름)

현재 코드가 실행이 끝나면 microtask 가 실행되고 (nextTick 이 최우선, 그리고 Promise) 그 다음에 event loop phase 에 진입됩니다.

setTimeout vs setImmediate

setTimeout 은 timers phase, setImmediate 는 check phase 에서 실행되는데, 핵심은 poll 상태에 따라 순서가 달라집니다.

fs.readFile(__filename, () => {
    setTimeout(() => console.log("timeout"), 0);
    setImmediate(() => console.log("immediate"));
});

// 결과
immediate
timeout

이유는 I/O 끝 -> poll -> check 먼저 실행

process.nextTick의 위험성

function loop() {
    process.nextTick(loop);
}
loop();

와 같이 실행 시 Event Loop 가 멈춥니다. (Starvation) 왜냐하면 nextTick 은 phase 보다 우선되고, 계속 microtask 만 돌게 되기 때문입니다.

마무리

비동기는 병렬이 아닙니다. JS 는 여전히 싱글 스레드고 I/O 만 외부에서 처리되는 방식입니다.
성능 문제의 원인으로 microtask 과다는 이벤트 루프 지연되고, 긴 sync 코드는 전체 블로킹을 유발할 수 있습니다.

정리하면, Event Loop 는 단순한 Queue 가 아니라 Phase 기반 스케줄러 + Microtask 우선 처리 구조 라는 것입니다.

Node.js Event Loop의 진짜 구조

핵심 Phase 이해하기

setTimeout vs setImmediate

process.nextTick의 위험성

마무리

Reference