3. Poll의 작동 원리: 실행 루프 속으로 🟡

학습 목표:

• 실행기(Executor)의 핵심 루프인 poll → pending → wake → poll 과정을 이해합니다.
• 최소한의 기능만 갖춘 block_on 실행기를 직접 만들어 봅니다.
• **허위 깨움(Spurious Wake)**의 개념과 이를 안전하게 처리하는 법을 배웁니다.
• 비동기 제어권을 양보하는 yield_now와 클로저 기반의 poll_fn 활용법을 익힙니다.

폴링 상태 머신: 실행기의 일과

실행기는 퓨처를 계속해서 폴링하는 무한 루프를 돌립니다. 퓨처가 Pending을 반환하면 잠시 멈췄다가, 웨이커가 신호를 보내면 다시 폴링을 시작합니다.

stateDiagram-v2
    [*] --> Idle : Future 생성됨
    Idle --> Polling : 실행기가 poll() 호출
    Polling --> Complete : Ready(결과값) 반환
    Polling --> Waiting : Pending 반환
    Waiting --> Polling : waker.wake() 신호 도착
    Complete --> [*] : 작업 종료

주의: Waiting 상태에서 퓨처가 웨이커를 외부 리소스(네트워크, 타이머 등)에 등록하지 않으면, 다시는 깨어날 수 없어 프로그램이 영원히 대기 상태에 빠집니다.

최소한의 실행기 (block_on) 맛보기

실행기가 대단한 마법이 아님을 확인하기 위해, 비지 루프(Busy-loop) 방식을 사용하는 아주 단순한 실행기를 만들어 보겠습니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
fn block_on<F: Future>(mut future: F) -> F::Output {
    // 퓨처를 메모리에 고정(Pin)합니다.
    let mut future = unsafe { Pin::new_unchecked(&mut future) };
    
    // 아무 일도 안 하는 가짜 웨이커 생성
    let waker = create_noop_waker();
    let mut cx = Context::from_waker(&waker);

    loop {
        match future.as_mut().poll(&mut cx) {
            Poll::Ready(val) => return val, // 완료되면 결과 반환
            Poll::Pending => {
                // 실제 실행기는 여기서 스레드를 잠재우고 wake를 기다리지만,
                // 여기서는 단순히 CPU 제어권만 잠시 양보합니다.
                std::thread::yield_now();
            }
        }
    }
}
}

실제 Tokio나 smol 같은 실행기는 epoll이나 io_uring 같은 OS 기능을 활용해 효율적으로 잠들고 깨어납니다.

💡 실무 팁: 허위 깨움(Spurious Wake)에 대비하세요

퓨처는 데이터가 준비되지 않았는데도 폴링될 수 있습니다. 이를 '허위 깨움'이라고 합니다. 따라서 poll 구현 시에는 항상 실제 조건을 다시 확인해야 합니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
impl Future for MyFuture {
    fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Data> {
        // ✅ 좋은 예: 데이터가 진짜 있는지 다시 확인합니다.
        if let Some(data) = self.try_read() {
            Poll::Ready(data)
        } else {
            // 아직 없다면 웨이커를 다시 등록하고 Pending 반환
            self.register(cx.waker());
            Poll::Pending
        }
    }
}
}

유용한 비동기 유틸리티

• poll_fn: 구조체를 따로 만들지 않고 클로저만으로 즉석 퓨처를 생성할 때 씁니다.
• yield_now: CPU 연산이 너무 길어서 다른 비동기 태스크들이 굶고 있을 때(Starvation), 잠시 제어권을 넘겨주는 '배려'의 기술입니다.

💡 yield_now가 필요한 순간

비동기 루프 안에서 무거운 계산(예: 대용량 파일 파싱)을 수행하고 있다면, 중간에 .await tokio::task::yield_now()를 호출해 보세요. 덕분에 같은 스레드에서 돌아가던 다른 네트워크 요청들이 끊기지 않고 처리될 수 있습니다.

📌 요약

• 실행기는 퓨처가 Ready가 될 때까지 반복적으로 poll을 호출하는 루프입니다.
• 퓨처는 폴링될 때마다 상태를 재확인하고, 필요하면 웨이커를 갱신해야 합니다.
• poll_fn과 yield_now는 비동기 프로그래밍의 유연함을 더해주는 도구입니다.