파이썬은 매우 강력하고 인기 있는 프로그래밍 언어입니다. 그러나 파이썬은 전체 프로그램 실행을 제어하는 Global Interpreter Lock (GIL) 이라는 메커니즘을 가지고 있습니다. 이 GIL은 멀티 스레드 프로그램을 병렬로 실행하는 데 영향을 미칩니다. 이번 글에서는 GIL의 작동 원리와 파이썬에서 병렬 처리를 위한 방법에 대해 알아보겠습니다.

GIL이란 무엇인가요?

GIL은 CPython, 파이썬의 기본 구현체에서 사용되는 메커니즘입니다. GIL은 한 번에 하나의 스레드만 인터프리터를 실행할 수 있도록 합니다. 즉, 멀티 스레드 프로그램을 실행하더라도 실제로는 한 번에 하나의 스레드만이 파이썬 바이트 코드를 실행할 수 있습니다. 이는 많은 연산 집약적인 작업이나 CPU를 많이 사용하는 작업에서 성능 저하를 일으킬 수 있습니다.

GIL의 영향

GIL은 IO 작업과 같은 블로킹 작업에는 큰 영향을 주지 않지만, CPU를 많이 사용하는 작업에는 영향을 미칩니다. GIL 때문에 멀티 스레드 프로그램에서는 병렬 처리가 제한되어, 여러 CPU 코어를 활용하지 못하게 됩니다. 이는 파이썬의 성능을 제한하고, CPU 집약적인 작업에서는 다른 언어들에 비해 성능이 떨어지는 이유 중 하나입니다.

병렬 처리를 위한 방법

GIL 때문에 파이썬에서 병렬 처리를 하는 방법은 다양합니다. 다음은 몇 가지 대표적인 방법들입니다.

1. 멀티 프로세스 사용

파이썬에서는 하나의 프로세스 안에서 여러 개의 스레드 대신에, 여러 개의 프로세스를 사용하는 것이 좋습니다. 각각의 프로세스는 독립적으로 실행되기 때문에, GIL의 영향을 받지 않고 병렬 처리를 할 수 있습니다. multiprocessing 모듈을 사용하여 멀티 프로세스를 구현할 수 있습니다.

import multiprocessing

def my_function():
    # 여기에 병렬로 수행할 작업을 작성합니다.

if __name__ == '__main__':
    # 프로세스를 생성하고 실행합니다.
    process1 = multiprocessing.Process(target=my_function)
    process2 = multiprocessing.Process(target=my_function)
    
    process1.start()
    process2.start()
    
    process1.join()
    process2.join()

2. 스레드 대신 asyncio 사용

asyncio는 파이썬 3.4부터 도입된 비동기 I/O 프레임워크입니다. 이를 사용하면 블로킹 작업을 기다리는 동안에 다른 작업을 수행할 수 있습니다. 스레드를 사용하지 않기 때문에 GIL의 영향을 받지 않고, 병렬 처리를 할 수 있습니다. async 및 await 키워드를 사용하여 비동기적으로 작업을 처리할 수 있습니다.

import asyncio

async def my_function():
    # 여기에 병렬로 수행할 작업을 작성합니다.

async def main():
    await asyncio.gather(
        my_function(),
        my_function()
    )

if __name__ == '__main__':
    asyncio.run(main())

결론

GIL은 파이썬의 성능을 제한하는 요소 중 하나입니다. CPU를 많이 사용하는 작업에서는 병렬 처리를 위한 다른 방법을 고려해야 합니다. 멀티 프로세스를 사용하거나 asyncio와 같은 비동기 프레임워크를 사용하여 GIL의 영향을 피할 수 있습니다. 적절한 방법을 선택하여 파이썬의 성능을 극대화할 수 있습니다.