멀티스레드 개론 – 게임 서버에서의 다중 작업 처리 방식
게임 서버를 개발하다 보면 동시에 여러 작업을 처리해야 하는 경우가 매우 많다. 대표적으로는 수많은 유저의 패킷 처리, 월드 갱신, DB 연동, 로깅, 매치메이킹 등 서로 독립적인 흐름들이 동시에 요구된다. 이런 상황에서 효율적으로 대응하기 위해 사용하는 대표적인 기술이 멀티스레딩이다.
멀티스레딩은 하나의 프로세스 내부에서 여러 실행 흐름(스레드)을 동시에 수행하는 방식이다. 이를 통해 서버는 하나의 스레드가 블로킹되더라도 전체 시스템이 멈추지 않고, 각기 다른 처리를 병렬적으로 진행할 수 있다.
스레드의 기본 개념
스레드는 프로세스 내에서 실행되는 가장 작은 단위로, 같은 주소 공간(메모리)을 공유하는 특징이 있다. 게임 서버 입장에서 보면, 클라이언트 하나당 하나의 스레드를 생성해 처리하거나, 특정 작업 단위(예: 로직 처리 스레드, 네트워크 스레드, DB 작업 스레드 등)별로 나눠 운영하는 방식이 일반적이다.
게임 서버에 멀티스레드를 도입하는 목적
- 동시 접속 처리
수많은 유저가 동시에 접속해 패킷을 주고받는 상황에서, 단일 스레드만으로는 모든 요청을 실시간으로 처리할 수 없다. 멀티스레드는 이런 대량의 동시 요청을 병렬로 처리할 수 있게 해준다. - I/O 블로킹 분리
DB 요청, 파일 저장, 외부 API 호출 등 블로킹 작업을 메인 로직과 분리해 처리하면, 로직 스레드가 대기하지 않고 다른 요청을 계속 처리할 수 있다. - 하드웨어 자원 활용 극대화
현대 서버는 대부분 멀티코어를 기본으로 제공한다. 멀티스레드를 사용하면 CPU 코어를 최대한 활용하여 서버 성능을 높일 수 있다.
멀티스레드 도입 시 고려할 점
1. 데이터 경쟁(Race Condition)
여러 스레드가 동시에 같은 데이터에 접근할 때, 처리 순서에 따라 예기치 않은 결과가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 락(Lock), 뮤텍스(Mutex), 큐 등을 통한 동기화가 필요하다.
2. 데드락(Deadlock)
서로 다른 스레드가 자원을 점유한 상태에서 서로를 기다리는 상황이 발생하면 서버는 영원히 멈춘다. 락 순서를 정하거나 타임아웃을 설정해 방지할 수 있다.
3. 컨텍스트 스위칭 비용
스레드 간 전환에는 일정한 오버헤드가 존재한다. 과도한 스레드 생성은 오히려 서버 성능을 떨어뜨릴 수 있으므로, 적절한 스레드 수를 유지하는 것이 중요하다.
게임 서버에서의 멀티스레딩 설계 방식 예시
- 스레드 풀(Thread Pool) 기반으로 패킷 처리 분산
- 로직 스레드 분리: 지역별 월드 로직을 각 스레드가 처리
- 네트워크 전용 스레드로 수신/송신 분리
- 비동기 큐 기반 작업 처리: 예를 들어 DB 저장 요청을 큐에 쌓고, 전용 스레드가 순차적으로 처리
게임 서버는 단순히 멀티스레드를 사용하는 것에서 끝나는 것이 아니라, 각 스레드가 맡은 역할을 명확히 구분하고, 자원 접근 시 충돌이 없도록 설계하는 것이 핵심이다. 따라서 스레드 구조 설계는 성능 최적화뿐 아니라 안정성과도 직결된다.