게임속에서 서버와 클라이언트가 하는 일

온라인 게임에서는 클라이언트와 서버 간의 역할 분담이 매우 중요합니다. 1인용 게임에서는 게임이 단일 플레이어의 경험에 초점이 맞춰져 있지만, 온라인 게임은 여러 사용자가 동시에 상호 작용하면서 게임을 진행하므로, 그에 맞는 기술적 설계와 관리가 필요합니다. 클라이언트와 서버는 각각 다른 역할을 맡아 공정한 게임 진행과 안정적인 데이터 처리를 담당합니다.

1. 클라이언트와 서버의 역할

 

• 게임 클라이언트는 게임의 사용자 인터페이스를 담당하는 부분으로, 플레이어와 상호작용하는 장치입니다. 클라이언트는 사용자 입력을 처리하고, 그 입력을 서버에 전송합니다. 예를 들어, 플레이어가 게임 내에서 이동하거나 공격하는 등의 액션을 취하면, 클라이언트는 그 정보를 서버에 전달하여 서버가 해당 액션을 처리하도록 합니다. 서버는 그 결과를 다시 클라이언트에게 전달하며, 클라이언트는 이를 화면에 반영합니다. 클라이언트는 또한 서버에서 오는 메시지나 상태 변화를 실시간으로 받아 처리하고, 이를 화면에 표시합니다.
• 게임 서버는 여러 클라이언트가 상호작용하는 중추적인 역할을 하며, 게임의 핵심 로직과 데이터를 처리합니다. 서버는 클라이언트로부터 오는 요청을 받아 이를 처리하고, 결과를 반환합니다. 예를 들어, 플레이어가 아이템을 사용하면 서버는 그 정보를 처리하여 아이템 사용 결과를 다시 클라이언트에 전송합니다. 서버는 게임의 상태를 실시간으로 관리하고, 각 플레이어 간의 상호작용을 동기화하며, 해킹 방지 및 보안을 담당합니다. 또한 서버는 게임의 규칙을 실행하고, 게임 환경의 일관성을 유지하는 역할을 합니다.

 

2. 클라이언트-서버 상호작용

 

• 요청-응답 모델
  클라이언트는 서버에 특정 요청을 보냅니다. 예를 들어, 플레이어가 게임 내에서 공격을 하거나 이동을 하면, 그 정보를 서버에 전송합니다. 서버는 이 요청을 처리하고 결과를 클라이언트에 반환합니다. 이 방식은 요청-응답 구조로, 클라이언트가 보내는 요청에 대해 서버가 응답을 주는 형식입니다. 예를 들어, 플레이어가 공격을 요청하면, 클라이언트는 공격 메시지를 서버로 보내고, 서버는 공격의 결과를 계산하여 클라이언트에게 전송합니다. 이 모델은 게임 내에서 상대적으로 실시간성이 중요하지 않은 작업에 적합합니다.
• 능동적 통보
  서버는 클라이언트에게 능동적으로 데이터를 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 게임 내 다른 플레이어의 위치나 상태 변화, 이벤트 발생 등의 중요한 정보를 서버는 실시간으로 클라이언트에 전송합니다. 이를 통해 클라이언트는 다른 플레이어의 상태를 실시간으로 반영하거나 이벤트에 즉각적으로 대응할 수 있게 됩니다. 예를 들어, 다른 플레이어가 공격을 시작하거나 새로운 아이템이 나타나면, 서버는 이 정보를 관련된 모든 클라이언트에 전송합니다.
  
  
• 상태 변화 관리
  게임의 모든 상태 변화는 서버에서 관리되며, 이를 바탕으로 클라이언트는 주기적으로 상태를 동기화하여 최신 상태를 반영합니다. 예를 들어, 플레이어의 체력, 아이템, 위치 등은 서버에서 관리되고, 이를 클라이언트로 지속적으로 업데이트하여 게임 내 모든 플레이어가 동일한 게임 환경을 유지하도록 합니다. 상태 변화가 클라이언트에게 전송되면, 클라이언트는 이를 화면에 즉시 반영하여 플레이어에게 실시간 정보를 제공합니다.
  
  
• 연결 해제
  클라이언트와 서버 간의 연결이 끊어지면, 모든 상호작용이 중단됩니다. 클라이언트는 더 이상 서버에 요청을 보내거나 응답을 받을 수 없으며, 게임 진행이 불가능해집니다. 서버가 다운되거나 클라이언트의 네트워크 연결이 끊어지면, 해당 클라이언트는 게임에 참여할 수 없으며, 다른 플레이어와의 상호작용도 끊어집니다.

3. 게임 속 상황에서의 통신 예시

• 캐릭터 이동
  MMORPG에서 플레이어가 캐릭터를 이동시킬 때, 클라이언트는 이동 요청을 서버에 보내고, 서버는 이를 검증하여 캐릭터의 위치를 업데이트한 후 모든 클라이언트에 이를 전파합니다. 이를 통해 다른 플레이어도 해당 캐릭터의 새로운 위치를 실시간으로 확인할 수 있습니다.
  
  
• 전투 상황
  FPS 게임에서 플레이어가 적을 공격하는 경우, 클라이언트는 공격 정보를 서버로 전송하고, 서버는 이를 처리하여 공격이 적중했는지, 피해량이 얼마인지 계산한 후, 그 결과를 클라이언트에 전달합니다. 클라이언트는 이 데이터를 바탕으로 적의 체력을 감소시키고, 애니메이션을 실행합니다.

 

4. 해킹 방지를 위한 서버 역할

클라이언트에서 모든 게임 로직을 처리하면 해킹의 위험이 증가합니다. 클라이언트는 사용자가 조작할 수 있기 때문에, 부정행위나 데이터 조작이 일어날 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 중요한 게임 로직과 데이터 처리는 서버에서만 이루어집니다. 예를 들어, 공격을 요청하면 서버는 공격력, 방어력, 생명력 등을 고려해 최종 결과를 계산하고, 이를 클라이언트에 전달합니다. 클라이언트는 단지 "공격이 발생했다"는 사실만 알게 되며, 실제 판정은 서버에서 이루어집니다. 이 방식은 게임의 공정성을 보장하고, 데이터 조작을 방지할 수 있습니다.

5. 레이턴시 문제와 타협

모든 게임 로직을 서버에서 처리하면 네트워크 지연(latency)으로 인해 게임의 품질이 저하될 수 있습니다. 예를 들어, 사용자가 키를 누르고, 서버가 이를 처리한 후 클라이언트로 결과를 전달하는 데 시간 차이가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 일부 게임 로직은 클라이언트에서 처리하는 방식으로 타협할 수 있습니다. 예를 들어, 캐릭터의 이동은 클라이언트에서 처리하지만, 중요한 전투 판정은 서버에서 처리하는 방식입니다. 이 방식은 게임의 반응성을 개선하면서도 서버의 공정한 게임 진행을 유지할 수 있습니다.

 

6.서버 개발의 중요 요소

서버 개발에서 중요한 요소는 안정성, 확장성, 성능 및 관리 편의성입니다. 이들 요소는 게임 서버가 성공적으로 운영될 수 있도록 보장하는 중요한 품질 지표들입니다. 각 요소는 다음과 같은 방법으로 달성할 수 있습니다.

1. 안정성 (Stability)

서버의 안정성은 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 서버가 안정적으로 동작하지 않으면, 게임은 제대로 작동할 수 없습니다. 안정성을 보장하기 위해서는 여러 가지 방법을 적용해야 합니다:

• 치밀한 개발과 유닛 테스트: 서버의 모든 코드와 기능은 철저히 검토하고, 유닛 테스트를 통해 각 기능이 제대로 동작하는지 검증해야 합니다. 유닛 테스트는 자동화된 테스트로, 코드 작성 후 빠르게 기능이 잘 동작하는지 확인할 수 있는 중요한 수단입니다. 예를 들어, 플레이어의 상태가 업데이트되거나, 서버에서 요청을 처리하는 부분에 대해 테스트를 진행하여 버그를 미리 발견하고 수정할 수 있습니다. 이를 통해 서버의 동작을 예측 가능하고 안정적으로 만들 수 있습니다.
• 80:20 법칙 적용: 파레토 법칙에 따르면, 프로그램 성능의 대부분은 20%의 소스 코드에서 발생합니다. 즉, 서버의 성능에 중요한 영향을 미치는 코드 부분에 집중하여 최적화를 해야 합니다. 서버에서 성능에 중요한 부분, 예를 들어 데이터베이스 쿼리나 네트워크 처리 부분을 최적화하고, 나머지 덜 중요한 부분은 유지보수성이 높은 단순한 구조로 설계합니다. 이는 코드 복잡성을 줄여서 디버깅 및 유지보수를 쉽게 만듭니다.
• 1인 이상의 코드 리뷰: 코드 리뷰는 다른 사람의 코드에서 버그를 찾고, 최적화를 찾을 수 있는 중요한 과정입니다. 다른 개발자가 작성한 코드를 검토하면, 실수나 논리적인 오류를 발견할 수 있습니다. 또한 코드 리뷰를 통해 팀원 간 지식 공유가 이루어져, 팀 전체의 개발 수준이 향상됩니다. 이는 특히 서버 개발에서 중요한데, 코드 리뷰를 통해 서버가 안정적으로 동작하도록 만드는 데 기여할 수 있습니다.
• 봇 테스트(스트레스 테스트): 유닛 테스트만으로는 서버의 안정성을 보장할 수 없습니다. 특히 많은 사용자가 접속할 때 서버가 과부하를 견딜 수 있는지 확인하려면 봇 테스트가 필요합니다. 봇 테스트는 실제 사용자를 대신하여 자동화된 게임 클라이언트를 대량으로 실행하여 서버의 부하 처리 능력을 시험하는 방법입니다. 이를 통해 서버가 과중한 요청을 처리할 수 있는지, 게임 로직이 원활히 동작하는지를 검증할 수 있습니다. 봇 테스트는 서버가 대규모의 동시 사용자 트래픽을 견딜 수 있도록 설계될 수 있도록 돕습니다.

2. 확장성 (Scalability)

서버는 수많은 클라이언트를 동시에 처리해야 하기 때문에, 게임의 규모가 커져도 서버가 원활하게 동작할 수 있도록 확장성 있는 아키텍처를 설계해야 합니다. 서버의 확장성은 다음과 같이 달성할 수 있습니다:

• 수평 확장 (Horizontal Scaling): 서버의 부하가 증가하면 서버를 수평적으로 확장할 수 있도록 설계해야 합니다. 예를 들어, 서버 인스턴스를 여러 대 두어, 부하를 분산시키는 방식입니다. 클라우드 환경에서는 쉽게 확장할 수 있으며, 수천 명의 사용자가 동시에 접속할 수 있도록 지원합니다.
• 로드 밸런싱 (Load Balancing): 여러 서버 간에 트래픽을 효율적으로 분배하는 방법입니다. 이를 통해 각 서버의 부하를 고르게 분배하여 서버 성능 저하를 방지하고, 고가용성을 유지할 수 있습니다.

3. 성능 (Performance)

게임 서버는 높은 성능을 요구합니다. 클라이언트와 서버 간의 통신 속도와 데이터 처리 속도는 게임의 반응 속도와 직결되기 때문에 성능을 최적화해야 합니다. 성능을 보장하는 방법은 다음과 같습니다:

• 효율적인 데이터 처리: 데이터베이스 쿼리를 최적화하거나, 서버에서 불필요한 작업을 줄이는 등의 방법으로 서버 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 캐싱 기법을 적용하여 자주 요청되는 데이터를 미리 저장하고, 빠르게 반환할 수 있도록 합니다.
• 네트워크 최적화: 서버와 클라이언트 간의 데이터 전송 시간을 최소화할 수 있도록 네트워크 성능을 최적화해야 합니다. 예를 들어, 압축된 데이터 전송, 효율적인 데이터 패킷 처리 등이 필요합니다.

4. 관리 편의성 (Manageability)

게임 서버의 관리가 쉬워야 서버가 원활하게 운영될 수 있습니다. 관리 편의성을 높이기 위한 방법은 다음과 같습니다:

• 모니터링 시스템 구축: 서버 상태를 실시간으로 모니터링하여, 서버의 성능 저하나 문제를 즉시 파악할 수 있도록 합니다. 이를 통해 서버가 다운되거나 문제가 발생했을 때 빠르게 대응할 수 있습니다.
• 자동화된 배포 시스템: 서버의 업데이트나 패치를 자동화하여 관리자가 수동으로 작업할 필요를 최소화합니다. 이를 통해 서버 운영의 효율성을 높일 수 있습니다.

7. 구현 이유와 기술적 근거

클라이언트와 서버 간의 통신 방식은 실시간 게임플레이의 요구사항을 충족시키기 위해 설계됩니다. 서버는 공정성을 유지하고 데이터 무결성을 보장하는 동시에, 클라이언트는 사용자 경험을 최적화하는 역할을 합니다. 클라이언트와 서버 간의 통신 기술로는 WebSocket과 HTTP가 주로 사용되며, WebSocket은 실시간 통신에 적합합니다. 서버는 로드 밸런싱을 통해 대규모 플레이어를 지원하고, 데이터 무결성을 보장하기 위해 모든 중요한 게임 데이터를 서버에서 처리합니다.