[Book] 게임 서버 프로그래밍 교과서 - 4장 게임 서버와 클라이언트

4장 게임 서버와 클라이언트

 

게임 서버가 하는 역할을 이해하려면 게임 서버가 어떻게 발전해 왔는지 알아보면 된다.

 

1. 패키지 게임에서 게임 서버

1995년 당시 대부분의 게임은 인터넷이 아닌 가게에서 구매해야 하는 패키지 게임이었다. 패키지 게임은 컴퓨터의 디스크 드라이브나 CD-ROM 드라이브에 넣은 후 바로 실행하거나 하드 디스크에 설치 후 실행하는 방식이다. 이때의 패키지 게임은 컴퓨터 네트워크를 사용하지 않았다.

 

그러나 인터넷이 보급되기 시작하면서 플레이어가 세 명 이상 인터넷을 통해 플레이하는 방식의 패키지 게임이 등장하기 시작했다. 게임을 하려면 플레이어들의 게임 플레이 상태(세션)를 저장해야 했고 이를 위해 플레이어 중 한 명의 컴퓨터가 서버가 되어 모든 플레이어의 게임 플레이 상태를 취합해서 유지하는 역할을 했다. 바로 게임을 시작할 때 컴퓨터 중 하나가 서버가 되어 세션을 열고 게임이 끝나면 세션은 사라지는 방식이다.

 

한편 일부 패키지 게임에서는 렌더링과 사용자 입력 처리를 전혀 받지 않고 순전히 세션 연결만 처리하는 프로그램이 따로 들어 있기도 했다. 이를 데디케이티드 서버로 칭한다. 일부 플레이어는 다른 플레이어들에게 공익을 제공하기 위해 데디케이티드 서버를 계속 켜 놓기도 했다.

 

2. 온라인 게임에서 게임 서버

컴퓨터 네트워크 어딘가에 서버 프로그램이 실행된 상태로 있으면, 여러 사람이 그 서버에 접속해서 게임을 즐긴다. 게임 서버를 게임 플레이어가 자유롭게 가져다 실행하는 것도 가능했지만, 일부 게임은 일반 대중에게 공개되지 않고 게임 사업자만 독점적으로 게임 서버를 실행해 놓기도 했다. 지금 온라인 게임은 사실 이러한 형태이다.

 

3. 서버의 역할

싱글 플레이에서는 모든 입출력과 연산 처리가 컴퓨터 한 대 안에서 일어난다. 따라서 컴퓨터 네트워크 자체가 쓰일 일이 없다. 그러나 온라인 게임에서는 플레이어 한 명 이상이 게임을 즐기기 때문에 플레이어 세 명 이상이 한 공간에 있다면, 컴퓨터 네트워크를 통해 상대방 모습이 생생하게 전달되어야 한다.

 

온라인 게임

 

싱글 플레이에서는 컴퓨터 하나에서 모두 처리됐지만, 온라인 게임에서는 여러 사람의 상호 작용을 어디선가 중재해야 한다. 대부분 온라인 게임에서는 클라이언트에서 게임 로직을 처리하는 역할 일부를 서버로 옮긴다. 그리고 클라이언트와 서버 간에는 컴퓨터 네트워크를 통해 서로 데이터를 주고받는다.

 

 

4. 게임 클라이언트와 서버의 상호 작용

게임 클라이언트가 서버에 메시지를 전달하면, 서버는 이를 수신하여 메시지 내용에 따라 특정한 행동을 한다. 반대로 서버에서 클라이언트에 메시지를 전달하면, 클라이언트는 수신한 메시지 내용에 따라 특정한 행동을 한다. 이렇게 메시지가 오가는 과정을 상호 작용이라 한다.

 

상호 작용은 크게 네 가지로 구분한다.

 

 

• 연결: 최초로 클라이언트가 서버와 데이터를 주고받을 준비를 하는 것으로 클라이언트에서 서버에 연결을 요청하면 서버는 이를 수락하여 클라이언트와 연결을 맺는다.
• 요청-응답: 연결이 되면 클라이언트는 서버에 메시지를 보내고 서버는 이를 처리한 후 결과를 응답한다.
• 능동적 통보: 클라이언트는 서버에 어떤 상황을 통보한 후 서버 반응을 굳이 받지 않아도 될 때가 있다. 반대로 클라이언트가 요청을 보내지 않아도 서버에서 능동적으로 통보해야 할 때도 있다.
• 연결 해제

 

5. 게임 서버가 하는 일

게임 서버가 주로 하는 일은 다음과 같다.

• 여러 사용자와 상호 작용
• 클라이언트에서 해킹당하면 안 되는 처리
• 플레이어의 상태 보관

 

예를 들어 어떤 플레이어가 다른 플레이어를 공격했을 때 클라이언트 내 판정을 서버에서 처리하면, 클라이언트에서 해킹을 당하지 않도록 방어할 수 있는 등 여러 장점이 있다.

 

 

그렇다면 모든 플레이 판정을 서버에서 처리하면 어떨까? 아래 그림과 같이 모든 게임 로직 처리는 서버가 전담하고 입력받기와 렌더링만 클라이언트에서 처리할 것이다.

 

게임 로직을 서버에서만 처리할 경우

 

이 방법은 게임 플레이의 쾌적함을 방해하는데, 레이턴시 때문이다. 레이턴시는 두 기기 간에 데이터를 최소량 전송할 때 걸리는 시간을 의미한다. 클라이언트가 서버로 입력 정보를 전송할 때 레이턴시 시간에 따라 더 늦게 서버에 도착할 것이고 이는 게임 진행 속도가 불규칙하게 느려 보일 것이다. 즉, 렉 걸린 상황과 같다.

 

따라서 기본적으로 서버에서 모든 게임 플레이 판정을 할 수 있게 만들되, 쾌적한 품질과 타협하기 위해 일부 처리를 클라이언트에서 담당하도록 구현하는 것이 현실적이다.

 

6. 게임 서버의 품질

게임 서버 품질을 위해 서버를 개발할 때 목표로 두어야 하는 것은 다음과 같다.

• 안정성
  • 게임 서버가 얼마나 죽지 않는가
  • 게임 서버가 얼마나 오작동을 하지 않는가
• 확장성
  • 서버를 얼마나 많이 설치할 수 있는가
  • 사용자 수가 늘어나더라도 서비스 품질이 떨어지지 않고 유지되는가
• 성능
  • 기본적으로 얼마나 빠르게 처리하는가
• 관리 편의성

 

7. 플레이어 정보의 저장

보통 싱글 플레이 게임의 플레이어 정보는 게임을 구동하는 컴퓨터 자체의 디스크에 저장된다. 그러나 온라인 게임에서 플레이어 정보는 클라이언트에 잘 저장하지 않는다. 왜냐하면 해킹에 취약하고 같은 사용자가 다른 기기를 사용할 때 문제가 되기 때문이다.

 

그래서 대다수 온라인 게임은 서버에 저장한다. 플레이어가 클라이언트를 실행한 후 사용자 ID와 비밀번호를 입력하면, 서버는 사용자가 누군지 확인한 후 해당하는 사용자의 플레이어 데이터를 디스크에서 로드한다. 그리고 불러온 플레이어 정보 중 필요한 정보만 골라 플레이어에게 보여준다.

 

플레이어의 데이터는 게임 서버에 직접 저장하는 경우도 있지만, 게임 서비스의 규모가 큰 경우에는 게임 서버의 디스크에 직접 저장하지 않고 별도의 서버 머신을 쓰기도 한다. 그리고 그 별도의 머신은 데이터베이스라는 소프트웨어 안에서 플레이어 데이터를 관리한다.

• 데이터 관리와 분석을 빠르게 할 수 있다.
• 강력한 데이터 복원 기능이 있다.
• 트랜잭션 기능을 이용해 전부 아니면 전무로 데이터를 변경할 수 있다.
• 데이터 일관성을 유지시켜 준다.

 

8. 서버 구동 환경

서버도 결국 컴퓨터이다. 운영체제가 실행되고 그 위에 프로그램이 실행된다. 기본적으로 클라이언트 컴퓨터와 크게 다르지 않지만, 운영체제와 하드웨어가 조금 차이가 있다.

 

그리고 구동되는 장소도 일반 컴퓨터와는 조금 다르다. 서비스의 안정성을 고려해 데이터센터라는 특별한 건물에 설치되는 것이 일반적인데, 이렇게 직접 서버 하드웨어와 운영체제를 설치해서 관리하는 것을 온프림 서버라 한다. 그러나 온프림 서버는 여러 단점이 존재한다. 이러한 대안으로 클라우드 서버가 등장했다. 구름이 많은 물방울이 모여서 만들어진 것처럼 클라우드 서버도 매우 많은 수의 서버가 모여 있는 집합체를 비유한 표현이다. 클라우드 서버의 실체는 리얼 머신 위에 구동하는 가상 머신의 집합이다. 즉, 물리적 머신 한 대 안에서 여러 서버 운영체제가 동시에 작동한다.

 

온프림 서버와 클라우드 서버 비교