네트워크프로그래밍 - RecvBuffer 개선하기

원래 코드

SocketAsyncEventArgs _recvArgs = new SocketAsyncEventArgs();
public void Start(Socket socket)
{
     _recvArgs.SetBuffer(new byte[1024],0,1024);
     RegisterRecv();
}

setBuffer를 한 다음 어떤 변화도 주지 않았다.

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그러므로 _socket.ReceiveAsync(_recvArgs)에서 우리가 건네주는 버퍼는 위의 Setbuffer이다.

void RegisterRecv()
{
    bool pending = _socket.ReceiveAsync(_recvArgs);
}

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TCP

우리가 저번에 TCP에대해 알아보았는데 클라이언트 쪽에서 100바이트를 보낸다고 가정한다면 무조건 100바이트가 온다는 보장이 없다. 클라이언트에서 보낸 패킷이 100바이트여서 100바이트가 와야지만 서버에서 분석한 후 처리할 수 있는데 불구하고 TCP 특성 때문에 80바이트만 올수도 있다.

 

그러면 어떻게 처리해야 할까?

80바이트만 온 경우 Receive버퍼에 저장하고 있다가 나중에 20바이트가 오면 Offset의 변경을 통해 조립해가지고 한번에 처리할 수 있도록 한다. 이를 ArraySegment를 사용해서 데이터를 저장하고 조립하는 것이 효과적이다.

 void OnRecvCompleted(object sender, SocketAsyncEventArgs args)
{
    if(args.BytesTransferred > 0 && args.SocketError == SocketError.Success)
    {
        try
        {
            OnReceive(new ArraySegment<byte>(args.Buffer, args.Offset, args.BytesTransferred));
            RegisterRecv();
        }
     ... 생략

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RecvBuffer

01 원본 배열의 일부분에 대한 참조 배열 설정

원본 배열 : new byte[bufferSize]

참조 배열 : _buffer

ArraySegment<byte> _buffer;

public RecvBuffer(int bufferSize)
{
    _buffer = new ArraySegment<byte>(new byte[bufferSize], 0, bufferSize);
}

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ArraySegment 알아보러 가기

C# - ArraySegment<T> Struct

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02 readPos, writePos

readPos : 서버가 클라이언트로부터 데이터를 읽고 처리하면 _readPos는 읽은 후의 위치로 변경된다.

writePos : 클라이언트에서 데이터를 전송하면 _writePos는 데이터가 저장된 후의 위치로 변경된다.

 

일반적인 상황

1)  초기 상태 버퍼

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2) 5byte 패킷을 받았을 때

클라이언트가 서버로 5byte 데이터를 전송한다. 이 때 _writePos를 5칸 뒤로 이동시켜 새로운 데이터를 저장할 위치를 나타낸다.

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3) 컨텐츠 처리

서버는 이 부분의 데이터를 컨텐츠 처리를 위해 사용한다.  컨텐츠 쪽에서 패킷 처리 크기(Packet Processing Size)에 따라 처리여부가 결정된다. 

[패킷 처리 크기(Packet Processing Size)는 데이터를 처리하는 단위인 각각의 패킷이 가지는 크기이다. ]

패킷 처리 크기가 5인 경우 처리하고 이동한다.

패킷 처리 크기가 8인 경우 데이터를 완전히 처리하는데 필요한 정보가 부족하므로 다음 패킷을 기다린다.

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밀리는 상황

1)  초기 상태 버퍼

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2) 패킷 처리 크기가 2byte이라 가정하고 3byte 패킷을 받은 경우

클라이언트가 서버로 3byte 데이터를 전송한다. 이 때 _writePos를 3칸 뒤로 이동시켜 새로운 데이터를 저장할 위치를 나타낸다.

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3) 컨텐츠 처리

서버는 이 부분의 데이터를 컨텐츠 처리를 위해 사용한다. 

패킷 처리 크기가 2byte이므로 서버는 데이터를 처리하고 남은 위치를 읽기 위해 _readPos를 이동시킨다.

 

하지만 이렇게 계속해서 뒤로 밀리면 버퍼 공간이 부족하게되는 문제가 발생한다.

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4) 위치 조정

서버가 처리 가능한 데이터만을 유지하기 위해 _writePos와 _readPos를 앞으로 이동시킨다. 이를 통해 처리가 완료된 데이터는 유효하지않은 데이터로 간주되며 다음으로 처리해야할 데이터만을 유지시킬 수 있다.

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이러한 방식으로 서버는 클라이언트로부터 수신한 데이터를 순차적으로 처리한다. 데이터가 도착하는 상황에 맞게 _readPos와 _writePos를 사용하면 버퍼 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.

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03 DataSize

얼마나 데이터가 쌓여있는지  ( w - r )

public int DataSize { get { return _writePos - _readPos; } }

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04  FreeSize

버퍼에 남은 공간 (_buffer.Count - w)

public int FreeSize { get { return _buffer.Count - _writePos; } }

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05 DataSegment

현재 버퍼에서 어디서부터 읽어야할 데이터의 유효 범위

public ArraySegment<byte> DataSegment
{
    get { return new ArraySegment<byte>(_buffer.Array, _buffer.Offset + _readPos, DataSize); }
}

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06 RecvSegment

다음 Receive호출할 때 어디서부터 어디까지가 유효범위인지 나타냄

public ArraySegment<byte> RecvSegment
{
    get { return new ArraySegment<byte>(_buffer.Array,_buffer.Offset+_writePos,FreeSize); }
}

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07 Clean

밀리는 상황을 방지하기 위해 중간중간 정리해주어야 한다.

1) r이랑 w가 겹치는 경우 

데이터를 다 처리한 상황이므로 복사가 필요 없고 위치만 리셋시켜준다.

if(dataSize == 0)
{
     _readPos = _writePos = 0;
}

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2) r이랑 w가 겹치지 않는 경우

Array.Copy(_buffer.Array, _buffer.Offset + _readPos, _buffer.Array, _buffer.Offset,dataSize);
_readPos = 0;
_writePos = dataSize;

과정 설명

1) 초기 설정

2) 데이터의 유효 범위인 3byte는 건드리면 안된다.

3) 데이터를 복사해서 시작위치로 가져온 후 r을 시작위치로 가져온다.

Array.Copy(_buffer.Array, _buffer.Offset + _readPos, _buffer.Array, _buffer.Offset,dataSize);
_readPos = 0;

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Array.Copy

public static void Copy(Array sourceArray, int sourceIndex, Array destinationArray, int destinationIndex, int length);

매개변수

sourceArray : 복사할 원본 배열

sourceIndex : 원본 배열에서 복사 시작 위치

destinationArray : 복사할 대상 배열

destinationIndex : 대상 배열에서 복사된 데이터 저장 시작 위치

length : 복사할 데이터 길이

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4) 마지막으로 w를 가져온다.

_writePos = dataSize;

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08 OnRead

데이터를 가공해서 처리한 후 성공적으로 처리 했다면 _readPos 커서 위치를 변경한다.

public bool OnRead(int numofBytes)
{
    if (numofBytes > DataSize) return false;
    _readPos += numofBytes;
    return true;
}

numofBytes : 처리한 데이터 바이트의 수

if (numofBytes > DataSize) return false;

처리한 데이터가 현재 버퍼에 있는 유효한 데이터 크기보다 작아야 한다.

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09 OnWrite

클라이언트에서 데이터를 전송하여 Receive했을 때 _writePos 커서 위치를 변경한다.

public bool OnWrite(int numOfBytes)
{
    if (numOfBytes > FreeSize) return false;
    _writePos += numOfBytes;
    return true;
}

numofBytes : 클라이언트가 서버로 전송한 데이터의 크기

if (numOfBytes > FreeSize) return false;

 

데이터의 크기가 버퍼에 남은 공간 크기보다 작아야한다.

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Session 수정

01 RecvBuffer 객체 생성하기

RecvBuffer _recvBuffer = new RecvBuffer(1024);

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02 RegisterRecv 수정

void RegisterRecv()
{
    _recvBuffer.Clean();
    ArraySegment<Byte> segment = _recvBuffer.WriteSegment;
    _recvArgs.SetBuffer(segment.Array, segment.Offset, segment.Count);
}

1) 버퍼 초기화

_recvBuffer.Clean();

2) 데이터 저장을 위한 유효범위 가져오기

ArraySegment<Byte> segment = _recvBuffer.WriteSegment;

3) 버퍼 설정

_recvArgs.SetBuffer(segment.Array, segment.Offset, segment.Count);

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03 OnRecvCompleted 수정

void OnRecvCompleted(object sender, SocketAsyncEventArgs args)
{
    if(args.BytesTransferred > 0 && args.SocketError == SocketError.Success)
    {
        try
        {
            if(_recvBuffer.OnWrite(args.BytesTransferred) == false)
            {
                Disconnect();
                return;
            }

            int processLen =OnReceive(_recvBuffer.ReadSegment);   
            if(processLen < 0 || _recvBuffer.DataSize < processLen)
            {
                Disconnect();
                return;
            }

            // Read 커서 이동
            if(_recvBuffer.OnRead(processLen) == false)
            {
                Disconnect();
                return;
            }   
            RegisterRecv();
    }
    ... 생략

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1) Write 커서 이동

데이터의 크기가 버퍼에 남은 공간 크기보다 작은지 확인하고 만약 크다면 해당 소켓의 연결을 종료한다.

if(_recvBuffer.OnWrite(args.BytesTransferred) == false)
{
    Disconnect();
    return;
}

args.BytesTransferred : SocketAsyncEventArgs객체를 통해 수신된 데이터의 크기이다.

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2) 컨텐츠 쪽으로 데이터를 념겨주고 얼마나 처리했는지 받는다.

void OnReceive에서 int OnReceive 수정을 통해 처리된 데이터의 양을반환한다.

public override int OnReceive(ArraySegment<byte> buffer)
{
    return buffer.Count;
}

---

int processLen = OnReceive(_recvBuffer.ReadSegment);

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처리된 데이터의 양이 음수이거나 데이터의 길이가 객체의 버퍼 크기를 초과한 경우 소켓의 연결을 종료한다.

if(processLen < 0 || _recvBuffer.DataSize < processLen)
{
    Disconnect();
    return;
}

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3) Read 커서 이동 

처리한 데이터가 현재 버퍼에 있는 유효한 데이터 크기보다 크기 때문에 데이터를 가공해서 처리가 성공적으로 이루어지지 않았다. 해당 소켓의 연결을 종료한다

if(_recvBuffer.OnRead(processLen) == false)
{
    Disconnect();
    return;
}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

참고 :  본 내용은 MMORPG  PART4 강의를 수강하여 작성하였습니다.

https://www.inflearn.com/course/%EC%9C%A0%EB%8B%88%ED%8B%B0-mmorpg-%EA%B0%9C%EB%B0%9C-part4