[C#][Server] 9. SendBuffer

C# Socket Programming TIL: SendBuffer 클래스 도입

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1. 진행 상황

• 데이터 송신 시, SendBufferHelper를 통해 SendBuffer를 동적으로 할당하여 이를 기반으로 송신 작업을 수행하도록 구현하였다.

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2. 주요 변경 사항

1) SendBuffer 클래스 구현

• 송신 데이터를 임시로 저장하고 이를 관리하는 역할을 수행한다.
• 데이터 크기와 메모리 관리 효율성을 고려해 동적 버퍼를 활용.

public class SendBufferHelper
{
    public static ThreadLocal<SendBuffer> CurrentBuffer = new ThreadLocal<SendBuffer>(() => { return null; });

    public static int ChunkSize { get; set; } = 4096 * 100;

    public static ArraySegment<byte> Open(int reserveSize)
    {
        if (CurrentBuffer.Value == null)
            CurrentBuffer.Value = new SendBuffer(ChunkSize);

        if(CurrentBuffer.Value.FreeSize < reserveSize)
            CurrentBuffer.Value = new SendBuffer(ChunkSize);

        return CurrentBuffer.Value.Open(reserveSize);
    }
    public static ArraySegment<byte> Close(int usedSize)
    {
        return CurrentBuffer.Value.Close(usedSize);
    }
}

2) SendBufferHelper 클래스 구현

• 중앙화된 버퍼 관리: SendBufferHelper는 ThreadLocal을 사용해 각 스레드에서 독립적인 SendBuffer를 관리하도록 돕는다. 이를 통해 데이터를 동적으로 생성하고 각 스레드별로 처리 가능하다.
• 동적 버퍼 할당과 재사용: Open(size) 메서드를 통해 필요한 크기의 버퍼를 할당하고, Close(size) 메서드로 실제 데이터를 송신 가능한 상태로 반환한다. 이 방식은 메모리 복사를 줄여준다.
• 사용 예시: 데이터를 송신하기 전, Open으로 데이터를 기록할 버퍼를 열고, Close로 이를 송신 가능한 ArraySegment<byte>로 변환하여 효율적으로 관리한다.

public class SendBuffer
{
    byte[] _buffer;
    int _usedSize = 0;

    public SendBuffer(int chunkSize)
    {
        _buffer = new byte[chunkSize];
    }

    public int FreeSize { get { return _buffer.Length - _usedSize; } }

    public ArraySegment<byte> Open(int reserveSize)
    {
        if (reserveSize > FreeSize)
            return null;

        return new ArraySegment<byte>(_buffer, _usedSize, reserveSize);
    }
    public ArraySegment<byte> Close(int usedSize)
    {
        ArraySegment<byte> segment = new ArraySegment<byte>(_buffer, _usedSize, usedSize);
        _usedSize += usedSize;
        return segment;
    }
}

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3) GameSession의 송신 부분 변경

변경 전

• 송신 데이터를 직접 생성하고, 배열 복사 등을 처리.

byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello World!");
Send(new ArraySegment<byte>(buffer, 0, buffer.Length));

변경 후

• 테스트를 위해 Knight 클래스 생성.
• SendBufferHelper를 사용하여 버퍼를 동적으로 생성하고 송신하도록 변경.

class Knight
{
	public int hp;
	public int attack;
}

ArraySegment<byte> openSegment = SendBufferHelper.Open(4096);
byte[] buffer = BitConverter.GetBytes(knight.hp);
byte[] buffer2 = BitConverter.GetBytes(knight.attack);
Array.Copy(buffer, 0, openSegment.Array, openSegment.Offset, buffer.Length);
Array.Copy(buffer2, 0, openSegment.Array, openSegment.Offset + buffer.Length, buffer2.Length);
ArraySegment<byte> sendBuff = SendBufferHelper.Close(buffer.Length + buffer2.Length);
Send(sendBuff);

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3. ThreadLocal의 사용

역할

• ThreadLocal<T>는 각 스레드에서 독립적으로 데이터를 유지할 수 있는 스레드 로컬 저장소를 제공한다.
• SendBuffer는 각 스레드에서 별도로 관리되어, 동시 작업 시 데이터 충돌을 방지한다.

코드 분석

public static ThreadLocal<SendBuffer> CurrentBuffer = new ThreadLocal<SendBuffer>(() => { return null; });

• ThreadLocal<SendBuffer>:
  • 각 스레드마다 독립적인 SendBuffer 인스턴스를 유지.
• (() => { return null; }):
  • 초기화 콜백으로, 각 스레드가 ThreadLocal에 접근할 때 실행되어 기본값을 설정한다.
  • 여기서는 초기값으로 null을 반환하도록 설정.

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4. 마무리

1. 송신 데이터 관리 효율화:
   • 동적 버퍼를 활용하여 송신 데이터를 효율적으로 관리.
2. 스레드 안정성 확보:
   • ThreadLocal을 통해 송신 버퍼를 각 스레드에서 독립적으로 관리하여 동시 작업 시 충돌 방지.