Go Concurrency 마스터하기: 세마포어(Semaphore), 동시성 제한의 기술

type External struct {
    lock sync.Mutex
}

func (e *External) Call() {
    e.lock.Lock()
    defer e.lock.Unlock()
    // 외부 시스템 호출 (한 번에 하나씩만 실행됨)
    time.Sleep(10 * time.Millisecond)
}

이 방식은 안전하지만, 동시성을 전혀 활용하지 못합니다.

만약 외부 시스템이 “최대 4개까지는 동시에 처리할 수 있어"라고 한다면? 뮤텍스는 너무 가혹한 제약이 됩니다.

세마포어: 한 번에 N개만
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우리는 N개의 고루틴이 동시에 실행되도록 허용하고 싶습니다.

세마포어는 N개의 열쇠가 있는 화장실이라고 생각하면 됩니다.

Acquire: 빈 열쇠가 있으면 가져갑니다. 없으면 대기합니다.
Release: 다 쓴 열쇠를 반납합니다. (기다리던 다른 사람이 가져갈 수 있게 됩니다.)

Go에는 sync.Semaphore라는 표준 타입이 없지만, 채널을 이용해 쉽게 흉내 낼 수 있습니다.

하지만 여기서는 개념적인 Semaphore 타입을 사용한다고 가정하고 코드를 작성해 보겠습니다. (실제로는 golang.org/x/sync/semaphore 패키지를 쓰거나 직접 구현합니다.)

type External struct {
    sema Semaphore // 세마포어
}

func NewExternal(maxConc int) *External {
    return &External{NewSemaphore(maxConc)} // 최대 N개 허용
}

func (e *External) Call() {
    e.sema.Acquire() // 열쇠 획득 (꽉 차면 대기)
    defer e.sema.Release() // 열쇠 반납

    // 외부 시스템 호출 (최대 N개 고루틴이 동시 실행)
    time.Sleep(10 * time.Millisecond)
}

이제 Call 메서드를 호출하는 고루틴이 아무리 많아도, 실제 작업은 최대 N개까지만 동시에 진행됩니다.

나머지는 Acquire에서 줄 서서 기다리게 되죠.

세마포어 구현해보기 (채널 활용)
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사실 Go에서는 버퍼 있는 채널이 훌륭한 세마포어 역할을 합니다.

type Semaphore chan struct{}

func NewSemaphore(n int) Semaphore {
    return make(chan struct{}, n) // 버퍼 크기 N
}

func (s Semaphore) Acquire() {
    s <- struct{}{} // 버퍼에 빈 공간이 없으면 블로킹
}

func (s Semaphore) Release() {
    <-s // 버퍼에서 값을 빼내어 공간 확보
}

아주 간단하죠? 이것이 Go 스타일의 세마포어입니다.

랑데부 (Rendezvous)
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두 고루틴이 서로를 기다렸다가 동시에 출발하는 패턴을 랑데부(Rendezvous)라고 합니다.

마치 약속 장소에 먼저 도착한 친구가 늦게 오는 친구를 기다렸다가 같이 카페에 가는 것과 같죠.

시나리오:

고루틴 1: 준비 완료 -> (고루틴 2 기다림) -> 출발
고루틴 2: 준비 완료 -> (고루틴 1 기다림) -> 출발

채널을 이용해 구현해 볼까요?

    ready1 := make(chan struct{})
    ready2 := make(chan struct{})

    // 고루틴 1
    wg.Go(func() {
        fmt.Println("1: 준비 완료")
        close(ready1) // 나 준비됐어!
        <-ready2      // 너 준비됐니? (대기)
        fmt.Println("1: 출발!")
    })

    // 고루틴 2
    wg.Go(func() {
        fmt.Println("2: 준비 완료")
        close(ready2) // 나 준비됐어!
        <-ready1      // 너 준비됐니? (대기)
        fmt.Println("2: 출발!")
    })