기억창고

보통 게임 서버에서는 클라이언트 데이터를 직접 저장 하지 않고 DataBase라는 프로그램에 데이터를 저장 합니다.

그런 의미에서 저도 DB에 데이터를 저장하고 로드 하는 방법을 알려드리려 합니다.

우선 무료로 설치 할 수 있는 MS-SQL Express 2014를 설치해 봅시다.  (가능하면 다른 PC나 가상PC에서 설치하세요)

 http://msdn.microsoft.com/ko-kr/evalcenter/dn434042.aspx
 

설치하면 중간에 기능 선택 기능이 있는데 관리 도구는 반드시 체크합시다.
그리고 인스턴스 루트 디렉터리는 DB가 IO 문제가 민감해서 웬만하면 OS가 설치 안된 다른 하드 디스크를 선택하는 것이 좋습니다.

특별히 설치하는 데는 큰 어려움이 없다고 생각합니다.
가끔 설치했는데, Management Studio가 없는 경우도 있는데, 이는 설치 파일을 잘 못 받은 것입니다. 설치 파일을 확인하시고 다시 설치하시기 바랍니다.
여기까지 설치되면 DB를 사용할 준비는 완료된 것입니다.

그럼 여기에 데이터를 어떻게 넣고 조회는 어떻게 할까요?

데이터베이스에는 이런 데이터를 조회하고 넣는등의 스크립트들을 정립해서 표준화 시켰습니다.

이를 SQL이라고 하죠.

게임 서버에서 자주 사용되는 SQL문법은 아래와 같습니다.

이밖에 알아두면 좋은 것은 Index, 트리거, 권한주기, X쿼리나 내부 함수인 DATEADD, COUNT, MAX, MIN, GROUP BY 등을 공부하면 좋겠지만, 위의 17가지 + 알파만 알고 있어도 서버 프로그래머 업무상 큰 지장은 없고 모르면, 누누이 말씀드리지만 그때그때 구글로 찾아도 참고할 자료는 많이 있습니다.

보통 온라인 게임에서는 패킷이 몇 개나 필요할까요?
게임에 따라 다르지만 보통 적게는 300 ~ 2,000개 정도 사용하는 거 같네요.
음…… 즉, 패킷 클래스를 300 ~ 몇천 개 +를 만들어야 하는데…… 이걸 어느 세월에 만들어야 할까요?

이런 단순 반복적인 비생산적인 코딩 작업은 컴퓨터에 대신해주면 좋겠죠?
그래야 단순 반복적인 작업에서 오는 에러를 막을 수 있을 겁니다.
패킷 클래스 cpp, h를 특정 규칙에 따라 만들어주는 프로그램을 짜보도록 합시다.
그리고 관리가 쉽도록 엑셀 파일을 사용해 봅시다.

패킷을 관리해야 하니 당연히 용도에 맞는 작명 법이 필요합니다. 저는 아래와 같은 규칙으로 작성하도록 하겠습니다.
1. C로 시작하는 건 (Client)클라이언트가 보내는 패킷입니다.
2. S로 시작하는 건 (Server)서버가 보내는 패킷입니다.
3. I로 시작하는 건 (Inter)서버들간 주고 받는 내부 패킷입니다.
4. 위의 단어 다음은 패킷의 속성을 기술합니다. REQ는 요청, ANS은 답변, NOTIFY는 전달 등의 의미 입니다.
5. 대문자로 작성하되, 단어 사이에는 스페이스 대신 _(스네이크)를 붙입니다.
6. #이 가장 먼저 나오면 그 행은 주석입니다.

위의 룰에 맞춰 아래와 같이 작성합니다. (시트 명 packetData)
 이것만 해도 상관은 없으나, 클래스 구조를 하드코딩으로 소스에 넣으면 나중에 수정하기 힘들어지므로 일정 양식(포멧)을 만들어서 프로그램이 이 포멧을 기반으로 소스를 뽑도록 만들어 봅시다.

일반적인 네트워크 프로그래밍의 마지막 부분 IOPC 소스는 간단한 에코 서버를 구현한 예제들이 많은데요

대체로 이런 소스를 기능별로 잘 살펴보시면 크게 2가지로 구분되어 있습니다.

우선 윈도에서 통신을 구현하는 API가 있겠고, 각각의 클라이언트 세션 정보를 가지고 있는 객체들이 있습니다.

이 세션에 대해서 직접 제어해야 다른 인위적인 행위 (특정 세션에 데이터 송수신 및 접속 종료 같은)를 할 수 있겠군요.

위의 소스는 정말 간단히 핵심만 구현시켜놓은 형태로 볼 수 있으며, 이를 자동차로 바꿔 보면, 차체 프레임에 바퀴 끼고 엔진만 올린 상태로 볼 수 있습니다. 차야 굴러가겠지만, 실제 공도에 나왔다간 큰일 날 겁니다.
어쨌든 위의 마인드맵과 같이 각 분야를 객체로 표현해 봅시다, 그러면 어느 정도 코드 정리도 되고, 코드가 정리돼야 추가 기능 확장도 쉽겠죠.

그럼 각 분야별로 어떻게 만들어 보면 좋을지 생각해 봅시다.

1. 네트워크 API: 전체 네트워크를 통제하는 역할이 주로 이루어집니다.
2. 세션 정보: 세션은 2 단말기 간의 통신이 연결됨을 나타냅니다.
                   클라이언트에게서 오는 데이터를 받고 전송해야 하는 역할을 해야 합니다.
3. 2번에서 데이터를 받아서 그대로 돌려주면. 에코 서버겠죠?
   여기에 데이터를 변형하는 로직을 분리해서 서버 기능 확장을 하도록 합시다.

이렇게 하면 대략 아래와 같이 생각할 수 있을 것 같군요.

조금은 눈에 들어오시나요?
이제 마인드맵을 그려서 대략 그림이 나왔으니, 각각 설계해봅시다.
설계는 맨 처음 언급했듯이 간단한 Activity랑 Class 다이어그램을 그려 보시기 바랍니다. 그리고 이후 제가 한 것과 비교해 보는 것이 좋을 것 같네요. 

서버는 아래와 같이 처리가 이루어지면 좋을 것 같군요.
Active 다이어그램과 같이 에코 코드의 기본 옵션을 역할별로 나눠 기술했습니다.
여기서 ContetnsProcess, Package 같은 것은 이다음에 기술되어 있으니 같이 보시기 바랍니다.
다음은 Session 역할입니다.

  
어떻게 보면 꽤 당연한 것을 Active로 나타내니 왜 이것을 할 까란 생각이 드실지도 모르겠습니다만, Activity를 그려야 모듈에서 어떤 일이 필요한지 정리되고 이를 바탕으로 Class 다이어그램을 그려야 좀 더 정교하게 그릴 수 있습니다. 물론 구현하다 보니 생각지도 못한 기능을 구현할 때도 있습니다만, 이는 그때그때 다시 그리면 좋겠죠. 한입에 다 먹으려고 하면 체합니다.
지금 설계의 기능을 보시면 소켓 데이터를 가지고 있고, 각각을 구별한 id 값, 접근, 전송, 수신, 끊기 기능을 넣고 있습니다.

다음은 데이터를 어떻게 처리할 것인가에 대해서 생각해 보겠습니다.
데이터는 세션으로부터 와서 이걸 패키징하는 처리와 이 패키징된 데이터를 가지고 실제 프로그램 처리 하는 부분으로 나눠 생각해 봅시다.

패킷 흐름은 recv를 한 이후, 그 byte 데이터(stream이라고 표현합니다)를 패키지로 만들어 낸 뒤, 이것을 패킷 처리 전담 처리에 넣는 과정을 담았습니다.
패키지(Package)는 말 그대로 소포의 의미입니다. 왜 소포 개념을 넣었느냐면, 소포처럼 받은 사람, 보낸 사람의 정보(세션 데이터)와 내용 물(데이터)가 있어야 반대로 나에게 보낸 클라이언트에 결과값을 줄 수 있기 때문입니다.

객체 지향은 말 그대로 소스를 현실 사물과 투과시킴으로써 사람이 좀 더 이해하기 편함에 목적을 두었다고 생각합니다. 그러므로 이런 용어를 사용하였습니다 패키지화하지 않고 내용을 분석해 처리해도 되지만, 네트워크 IO 처리에 부하가 가는 것을 막기 위해 일반적으로는 따로 처리 프로세스를 나눠서 처리합니다.
(보통 소포 물은 집에 와서 확인하지 직접 우체국 가서 찾은 뒤, 내용물 확인하지는 않죠?)

패킷 프로세스 처리는 간단합니다.
초기환경 설정이라 했지만, 내부적으로는 서버마다 오는 패킷을 처리하는 함수들을 등록하는 과정이며, 이를 큐에서 적절히 꺼내 내부 함수에 넘겨주는 역할을 담당합니다.

위의 Active 다이어그램을 바탕으로 클래스 도식화를 해보았습니다.

ContentsProcess Packet을 받아서 처리하는 곳입니다.
밑에 ServerContetsProcess가 있는데, 서버마다 패킷을 받으면 처리할 내용을 담을 것입니다.
Packet도 마찬가지입니다. 이 앞 패킷 처리에서 더 자세히 다룰 예정입니다만, Packet을 상속받아 각각의 ContentsPacket들을 만들어 보낼 것입니다.
Stream이라는 것이 보이는데 이는 데이터를 시리얼라이징(직렬 화) 하는 데 도움을 주는 클래스이며, 역시 이다음 장에 자세히 기술하겠습니다.

아직 저 클래스만으로는 어떻게 돌아가는지 잘 파악이 안되실 거 같지만, 위의 클래스를 바탕으로 서버, 세션, 패킷 클래스를 만들어 보도록 하겠습니다.
그리고 네트워크 라이브러리이므로 다시 라이브러리 프로젝트에서 작업하도록 합시다.

랜덤 함수를 써서 적절히 처리했습니다만, 이러면 정말 될까요?
혹시 rand 함수가 어느 숫자까지 랜덤으로 뽑을 수 있는지 알고 계시나요?

16bit 컴퓨터 당시의 잔재로 생각됩니다만, 왜 하필이면 0~0x7FF로 제한을 두었을까요?
C++의 rand 함수는 아래의 레머(Lehmer)가 고안한 알고리즘을 활용합니다.

f(x) = (A * f(x-1) + C ) mod M

즉, 계산을 통한 난수를 만듭니다. 이를 pseudo-random number, 의사 난수라 합니다.
의사 난수 공식에 사용되는 A, C, M은 정수이며, A가 8로 나눌 때 나머지가 5인 수, C 가 홀수 이면, 0 ~ (M-1)까지의 정수가 M 주기로 한 번씩 나타나는 성질을 이용하죠.

 
이제 무엇이 문제인지 눈치를 채셨나요?

아까 디아블로3의 마법사의 로망 “워의 마법봉” 드랍 확률을 1/1000이라고 합시다. 
그리고 위의 함수 처리로 아이템을 드랍시킨다면,
int itemRatio = rand() % 1000; if (itemRatio == 987) return “워의 마법봉”; 으로 작성되겠죠.

여기서 레퍼런스 랜덤 함수 처리, 0~32767 에서 나오는 숫자 중 %1000을 하게 되면 확률적으로 0~767 id가 33번 나올 때, 768~999까지 32번 나오겠네요.

이거 게임 밸런스가 미묘하게 틀어지기 시작하는군요.
현실적으로 기획자가 이 아이템은 십만 분의 1 확률로 나오도록 처리하도록 해봅시다.
코드 상으로는 아마 int itemRatio = rand() % 100000; 이 되겠군요.
그럼, 과연 32768 ~ 99999의 숫자가 나올까요? 위 id의 게임 아이템은 절대 얻을 수 없겠죠.
또, rand는 시드 값 위 식에서 f(0) 값으로 srand 함수를 사용하여 지금 시각을 주도록 코딩하는데, 이 srand 시드 값은 프로그램 전체에 영향을 미칩니다.

그런데 rand의 난수 범위가 short 최대치 인지라, 이 랜덤 순열은 1주 ~ 2, 3주 러닝 타임을 가진 게임 서버 프로그램에서 난수 순환이 빨리 오겠죠.
결국, 이런 여러 문제로 기본 C언어 (POSIX C이라고 합니다)의 rand 함수는 게임 프로그램에 사용하는 것은 위험한 요소가 많습니다.

그럼 어떻게 하면 좋을까요?

수학자들은 이미 해결을 했습니다.
보통 메르센 트위스터 랜덤(Mersenne Twister random)이라고 해서 RandomMT라고 표현하기도 합니다.

(MT는 Multi Thread 약자가 아닙니다) 난수의 반복주기가 메르센 소수(Mp = 2p - 1 )라 그 품질이 좋고,

이 주기가 2의 19937 제곱 -1이므로 위의 예와 같은 rand() % 1000으로 몇몇 숫자 범위 대에 확률이 낮아지지 않습니다. (오차 범위에 수렴하죠).

게다가 rand 함수보다 빠르기도 합니다. (비트연산 코드입니다) 실제 구현 소스는 아래 사이트에서 열람할 수 있습니다.

 http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html

C++0x11 이후 버전에서는 이 함수를 아예 표준 라이브러리에 포함 시켰습니다.
이를 활용한 클래스는 아래와 같습니다.

잘 보시면 엔진 초기화 할 때, srand 처럼 현재 시각을 넣는데 거기에 현 쓰레드의 hash 번호를 더해서 넣어 주었습니다. 각각 쓰레드 마다 다른 값을 줘야 하기 때문이죠.
아마 현업에서는 이 코드를 직접 구현한 곳이 많을 겁니다.

아니면 이것을 또 개선한 RandomWell을 쓸 겁니다.
여기서는 메르센 트위스터 19937을 사용했지만, 심화로 Random Well 소스를 위의 사이트에서 구해서 작성해 보시는 것도 좋은 경험이라 생각합니다. (생각보다 몇 줄 안 합니다)