Host와 Worker — 함수는 누가 실행하는가

Azure Functions 101 시리즈 (3/7)

지난 두 화에서 “함수는 트리거가 깨우고, 바인딩으로 입출력을 연결한다”는 멘탈 모델을 만들었습니다. 그런데 한 가지 큰 질문이 남아 있습니다. 여러분이 작성한 Node.js 코드, Python 코드, Java 코드는 도대체 누가 실행하는가?

Azure Functions Host는 .NET으로 작성돼 있습니다. 그런데 우리는 Python으로도, Node.js로도, Java로도 함수를 씁니다. 다른 언어로 작성된 함수가 .NET 호스트 안에서 어떻게 실행되는 걸까요? 이 질문의 답이 이 글의 주제입니다.

답을 한 줄로 미리 적습니다.

Functions는 Host 프로세스(.NET) 와 Worker 프로세스(여러분의 언어) 를 분리해 띄우고, 둘은 gRPC로 대화합니다.

이 한 줄을 그림과 함께 풀어보겠습니다.

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가장 큰 그림 — 두 개의 프로세스

전통적인 웹 프레임워크는 보통 한 프로세스 안에서 모든 일이 일어납니다. 코드 로딩, HTTP 처리, DB 호출, 응답 생성. 한 덩어리입니다.

Functions는 다릅니다. 함수 실행을 위한 프로세스가 최소 두 개 있습니다.

• Host 프로세스 — .NET으로 작성된 런타임. 트리거 감지, 스케일 신호, 로깅, 바인딩 해석을 담당
• Worker 프로세스 — 여러분의 언어(Node.js, Python, Java 등)로 띄워지는 별도 프로세스. 여기서 여러분의 함수 코드가 실제로 실행됨

두 개의 프로세스

이 분리가 Functions의 가장 중요한 설계 결정입니다. 왜 이렇게 했을까요?

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왜 분리했는가 — 한 호스트에서 여러 언어 런타임을 붙이는 방식

만약 Host와 Worker가 같은 프로세스라면, Host는 V8, CPython, JVM 같은 언어 런타임을 직접 품어야 합니다. 현실적으로 버거운 구조입니다. 언어마다 GC, 메모리 모델, 의존성 관리 방식이 달라서 한 프로세스에 몰아넣으면 충돌 가능성이 커집니다.

분리하면 답이 단순해집니다.

• Host는 함수의 실행 자체에 관여하지 않습니다. 언제 실행할지, 어떤 입력을 줄지, 어떤 출력을 받을지만 책임집니다.
• Worker는 자기 언어의 표준 런타임에서 그대로 실행됩니다. Node.js Worker는 그냥 평범한 Node.js 프로세스이고, Python Worker는 그냥 평범한 Python 프로세스입니다.
• 둘 사이는 언어 중립적인 프로토콜(gRPC + Protobuf) 로만 대화합니다.

새로운 언어를 추가하는 일도 “그 언어로 Worker를 구현하고 Host와 gRPC로 대화하게 만든다”는 문제로 바뀝니다. Host 쪽 프로세스 관리 코드는 azure-functions-host에서 확인할 수 있고, 언어별 worker.config.json은 각 language worker 레포에 있습니다. 어떤 실행 파일을 띄우고 어떤 인수를 넘길지는 그 설정 파일이 맡습니다.

참고: .NET in-process 모델은 Host와 같은 프로세스에서 실행됩니다. 역사적인 배경이 있는 예외이고, 신규 프로젝트는 isolated worker 모델을 기준으로 보는 편이 안전합니다.

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한 인스턴스 안에서 일어나는 일

한 Function App 인스턴스가 트래픽을 처리하는 모습을 시퀀스로 그려보면 이렇습니다.

한 인스턴스 안에서 일어나는 일

이 흐름에서 기억할 것은 두 가지입니다.

1. Host는 함수 코드를 직접 호출하지 않습니다. “Worker야, 이 입력으로 이 함수를 실행해줘”라고 gRPC로 요청할 뿐입니다.
2. Worker는 트리거 이벤트를 직접 받지 않습니다. Host가 받아서 가공한 뒤 Worker에게 넘깁니다.

이 두 사실은 운영 관점에서도 의미가 큽니다. 예를 들어 함수가 무한 루프에 빠져 Worker가 응답하지 않으면, Host는 Worker만 재시작하면 됩니다. Host 자체는 멀쩡합니다. 반대로 트리거 인프라(예: Service Bus 연결) 문제가 생기면 Host 로그에 흔적이 남고, Worker 로그는 깨끗합니다. 로그를 어디서 봐야 할지 결정할 때 이 분리가 도움이 됩니다.

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Function App, Host, Worker — 세 단어의 위계

비슷한 단어가 세 개라 처음엔 헷갈립니다. 정리하면 이렇습니다.

단어	무엇	단위
Function App	배포·과금·스케일링의 단위. 여러 함수를 묶는 컨테이너 개념	사용자가 보는 Azure 리소스
Host	Function App 인스턴스에서 돌아가는 .NET 런타임 프로세스	인스턴스당 1개
Worker	Host가 띄운 언어 런타임 프로세스	인스턴스당 1개 이상 (FUNCTIONS_WORKER_PROCESS_COUNT로 조정 가능)

Function App, Host, Worker

Function App을 스케일아웃하면 인스턴스 수가 늘어나고, 각 인스턴스는 자기 Host와 Worker를 가집니다. 인스턴스 간에는 메모리를 공유하지 않습니다. 함수 안에서 “전역 변수에 캐시해 두면 빠르겠지” 하는 코드는 같은 인스턴스 안에서만 의미가 있고, 다른 인스턴스에서는 그 캐시가 비어 있습니다. 이 점은 6화 스케일링 편에서 다시 짚습니다.

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한 인스턴스에서 동시에 처리할 수 있는 함수 호출은 몇 개?

“Worker 프로세스가 1개면 함수 호출도 1개씩 순차 처리되나요?” — 좋은 질문이고, 답은 “언어 모델에 따라 다르다”입니다.

• Node.js / Python 등 단일 스레드 이벤트 루프 기반 언어: 한 Worker 안에서 비동기 I/O로 여러 호출을 동시 처리할 수 있습니다. 다만 CPU-바운드 작업이 들어오면 다른 호출들이 막힙니다. 동시성 한도는 host.json 설정으로 조절합니다.
• .NET / Java 등 멀티스레드 언어: 한 Worker 안에서 여러 스레드로 동시 처리합니다.
• 어느 경우든, Worker 프로세스를 여러 개 띄워서 동시성을 늘릴 수도 있습니다. FUNCTIONS_WORKER_PROCESS_COUNT 환경 변수를 쓰면 됩니다. 한 인스턴스 안에서 Worker가 여러 개 돌아가는 그림이 됩니다.

이건 “스케일업”과 “스케일아웃” 사이에 있는 또 다른 축입니다. 인스턴스 수를 늘리는 것(스케일아웃) 외에, 인스턴스 안의 Worker 수를 늘리는 것 도 동시성에 영향을 줍니다.

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코드를 어떻게 검증하는가 — 오픈소스로 확인할 수 있는 구조

지금까지 한 이야기는 추측이 아닙니다. Functions Host는 Azure/azure-functions-host 레포에 공개돼 있어서 누구나 코드를 읽어볼 수 있습니다. Host와 Worker 사이의 메시지 계약은 별도 레포인 Azure/azure-functions-language-worker-protobuf에 정의돼 있습니다. 이 글의 핵심 주장들은 모두 코드로 확인할 수 있습니다.

이 시리즈의 형제 시리즈인 Azure Functions Deep Dive에서는 그 코드를 직접 따라가면서 다음 질문들에 답합니다.

• Host가 Worker 프로세스를 어떻게 띄우는가? (Process.Start까지 따라가기)
• gRPC EventStream의 정확한 핸드셰이크는 어떻게 생겼는가?
• 트리거가 발화하면 Dispatcher가 어떤 워커를 고르고, InvocationRequest는 어떻게 만들어지는가?
• 콜드 스타트를 줄이는 Placeholder 모드의 코드는 어떻게 되어 있는가?

입문편을 다 읽고 “더 안쪽이 궁금하다”는 분은 그 시리즈로 넘어가시면 됩니다.

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다음 화에서

이번 글까지 “Functions의 구조”에 대한 설명을 마쳤습니다. 다음 글은 손이 움직이는 차례입니다. 로컬에서 함수를 만들어서 Azure에 배포해 보는 가장 짧은 경로를 다룹니다. Functions Core Tools, VS Code 확장, func azure functionapp publish 한 줄로 끝나는 그 흐름입니다.

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이 글은 Azure Functions 101 시리즈의 3화입니다. 앞선 두 글에서 Trigger와 Binding까지 바깥 인터페이스를 정리했다면, 이번 글은 그 뒤에서 Host와 Worker가 실행을 어떻게 나누는지 설명합니다. 다음 글부터는 이 구조를 바탕으로 로컬 개발과 배포 흐름으로 넘어갑니다.

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시리즈 목차

• Azure Functions란? — 이벤트가 함수를 호출하는 세상
• 트리거와 바인딩 — 함수 입출력의 모든 것
• Host와 Worker — 함수는 누가 실행하는가 (현재 글)
• 함수 하나 배포하기 — 로컬에서 Azure까지 (예정)
• 어떤 플랜을 선택해야 할까 — Consumption / Flex / Premium / Dedicated (예정)
• 스케일링과 콜드 스타트 — 서버리스가 빨라지는 순간과 느려지는 순간 (예정)
• 모니터링과 운영 기초 (예정)

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참고 자료

공식 문서

• Azure Functions runtime versions overview
• Use multiple worker processes (FUNCTIONS_WORKER_PROCESS_COUNT)
• .NET isolated worker model

소스코드

• Azure/azure-functions-host — Host 본체
• Azure/azure-functions-language-worker-protobuf — Host/Worker 메시지 계약
• Azure/azure-functions-nodejs-worker
• Azure/azure-functions-python-worker
• Azure/azure-functions-java-worker