2D MMORPG Server

프로젝트 개요

고성능 멀티스레드 MMORPG 서버 시스템 구현 프로젝트입니다. IOCP(I/O Completion Port) 기반의 비동기 네트워킹과 JobQueue를 활용한 Lock-free 아키텍처를 통해 높은 동시성과 확장성을 확보했습니다.

이 프로젝트는 학습 및 포트폴리오를 목적으로 개발되었으며, 실제 게임 서버에서 요구되는 핵심 기능들을 구현하고 있습니다.

Quick Start

Visual Studio 2022 필요 Installer에서 Python 개발, .NET 데스크톱 개발, C++ 사용한 데스크톱 개발, 데이터 스토리지 및 처리 설치
Shared 디렉토리에 있는 authserver.appsettings.json, gameserver.appsettings.json, sheetloader.example_service_key.json를 로컬 설정에 맞게 변경 후, 이름을 appsettings.json과 service-account-key.json으로 변경 후 각 폴더의 루트에 넣습니다.
DB(ms-sql) 기준 AuthDb와 GameDb를 만들어줍니다. 테이블과 프로시져는 ORM으로 빌드 시 생성됩니다.
.sin을 열어 빌드시켜줍니다. Client는 DummyClient나 TestClientUnity(GUI)를 사용하시면 됩니다.

주요 기술 스택

IOCP 기반 C++ 게임 서버: Windows IOCP를 활용한 고성능 멀티스레드 비동기 I/O 처리
gRPC + JWT 인증 시스템: .NET 9.0 기반 인증 서버, JWT 토큰 기반 보안
Protocol Buffers: 효율적인 바이너리 직렬화 및 클라이언트-서버 통신
자동화된 코드 생성:
- PacketGenerator: Protocol Buffers 정의로부터 C++ Handler 및 C# Manager 자동 생성
- ProcedureGenerator: XML 스키마로부터 ORM Stored Proced ure 래퍼 자동 생성
Google Sheets 연동: 게임 데이터(몬스터, 아이템 등)를 Google Sheets에서 JSON으로 자동 배포

구현된 게임 시스템

인벤토리 시스템: 40슬롯, 아이템 스택, 실시간 DB 동기화
장비 시스템: 장착/해제 기능, 스탯 적용, 레벨 제한
파티 시스템: 파티 초대/수락/거절, 공개 파티, 강퇴 기능
레벨/전투 시스템: 경험치, 레벨업, 플레이어-몬스터 전투
채팅 시스템: 룸별 채팅, 전체 채팅
멀티 룸 시스템: 포털을 통한 맵 이동, 지역별 룸 매핑
몬스터 AI FSM: Patrol, Chase, Combat 상태 기반 몬스터 AI
NPC 시스템: Component 기반 NPC (Dialog, Shop, Quest)
드롭 시스템: 몬스터 처치 시 아이템 드롭

스레드 아키텍처 및 동시성 제어

3단계 스레드 분리

본 프로젝트는 작업 유형에 따라 스레드를 3단계로 분리하여 효율적인 멀티스레드 처리를 구현했습니다.

IOCP Worker (5개): 네트워크 I/O 전담
- IocpCore::Dispatch()를 통해 소켓 읽기/쓰기 완료 이벤트 처리
- 패킷을 수신하면 해당 Room의 JobQueue에 작업을 위임하고 즉시 다음 I/O 처리
Shard Worker (2개): Room별 게임 로직 처리
- 각 Shard는 2개의 Room을 담당 (총 3개 Room → 2개 Shard)
- GlobalQueue에서 JobQueue를 꺼내 실행하는 방식
- Room 내부 상태(플레이어, 몬스터 등)는 해당 Shard Worker에서만 접근
DB Worker (1개): 비동기 데이터베이스 작업
- 캐릭터 저장, 인벤토리 업데이트, 장비 변경 등 모든 DB 작업 처리
- std::packaged_task와 std::future를 활용한 비동기 작업 처리

Lock-Free 동작 구조

이 서버는 대부분의 게임 로직에서 명시적인 Lock 없이 동작합니다.

[클라이언트 패킷 수신]
        ↓
[IOCP Worker] ← Packet 수신
        ↓
  Room->DoAsync(Lambda)  ← JobQueue에 작업 추가
        ↓
[Shard Worker] ← JobQueue에서 작업 꺼내 실행
        ↓
[Room 내부 로직] ← _players, _monsters 등 Room 상태 접근

핵심 원리:

각 Room은 독립적인 JobQueue를 보유
IOCP 스레드는 패킷 수신 시 Room->DoAsync(lambda)로 작업을 JobQueue에 추가하고 즉시 반환
Room 내부 데이터(_players, _monsters 등)는 해당 Room을 담당하는 Shard Worker에서만 접근
단일 스레드 접근 보장으로 Lock이 불필요하며, JobQueue를 통한 비동기 처리로 높은 동시성 확보

데이터베이스 계층

DbDispatcher: `std::packaged_task` & `std::future` 기반 비동기 처리

auto future = DbDispatcher::EnqueueRet([=](DBConnection& conn) {
    // DB 작업 수행
    return CharacterRepository::GetCharacterStat_DB(conn, characterId);
});

// 게임 로직 계속 진행 가능
// ...

// 필요 시점에 결과 대기
auto result = future.get();

DB 작업을 별도 스레드에서 처리하여 게임 로직 블로킹 방지
packaged_task로 작업을 패키징하고, future로 결과 수신

Repository Pattern: 일관성 있는 DB 진입점

모든 DB 작업은 Repository 클래스를 통해 접근하여 코드 일관성과 유지보수성을 확보했습니다.

CharacterRepository: 캐릭터 생성, 조회, 업데이트, 삭제
InventoryRepository: 인벤토리 아이템 CRUD
EquipmentRepository: 장비 인스턴스 및 장착 상태 관리
AccountRepository: 계정 인증 및 사용자 정보
DropTableRepository: 몬스터 드롭 테이블 관리

XML 기반 자동 ORM 생성

GameDB.xml에 정의된 테이블 스키마와 Stored Procedure를 기반으로 GenProcedures.h가 자동 생성됩니다. 이를 통해 타입 안전성과 개발 생산성을 확보했습니다.

아키텍처 특징

Room 기반 멀티스레드 처리: 각 Room은 독립적인 JobQueue를 통해 게임 로직을 비동기 처리
Singleton Manager/Service 구조: 중앙화된 관리 클래스로 시스템 간 통신 및 상태 관리
자동 저장 시스템:
- 3분 주기 자동 저장
- 룸 전환 시 자동 저장
- 연결 해제 시 자동 저장
Component 기반 NPC 시스템: Dialog, Shop, Quest 등 기능을 Component로 분리하여 확장 가능한 구조

개발 효율성 도구

PacketGenerator (Python)

Protocol Buffers 정의 파일(.proto)을 파싱하여 C++ 패킷 핸들러와 C# 패킷 매니저를 자동 생성합니다.

cd Protocol
GenPackets.bat

생성 파일:

ClientPacketHandler.h/cpp: C++ 서버 패킷 핸들러
PacketManager.cs: C# 클라이언트 패킷 매니저

ProcedureGenerator (Python)

GameDB.xml을 파싱하여 ORM Stored Procedure 래퍼를 자동 생성합니다.

cd Common/Procedures
GenProcs.bat

생성 파일:

GenProcedures.h: Stored Procedure 래퍼 클래스

SheetLoader

Google Sheets에서 게임 데이터(몬스터 스탯, 아이템 정보 등)를 JSON으로 자동 다운로드하여 서버에 배포합니다.

폴더 및 파일 구조

디렉토리 구조

root/
├── AuthServer/              # gRPC 인증 서버 (.NET 9.0)
├── GameServer/              # TCP 게임 서버 (C++)
├── IocpCore/                # IOCP 네트워킹 코어 라이브러리
├── DummyClientCS/           # C# 테스트 클라이언트
├── TestClientUnity/         # Unity 클라이언트
├── Protocol/                # Protocol Buffers 정의 및 생성 스크립트
├── Common/Procedures/       # DB Procedure 생성 도구
├── Tools/                   # 코드 생성 유틸리티
└── third_party/             # 외부 의존성 (gRPC, protobuf 등)

GameServer 파일 구조 (이름 패턴별 분류)

GameServer는 물리적 폴더 분리 없이 파일 이름 패턴으로 논리적 분류를 합니다.

Session Management

GameSession: 클라이언트 연결 세션
GameSessionContainer: 세션 컨테이너
GameSessionAccessor: 스레드 안전 세션 접근

Player System

Player: 플레이어 엔티티
PlayerCombatSystem: 플레이어 전투 로직
PlayerPorts: 플레이어 인터페이스

Monster System

MonsterService: 몬스터 서비스
MonsterContainer: 몬스터 컨테이너
MonsterCombatSystem: 몬스터 전투 AI
MonsterMovementSystem: 몬스터 이동 로직
MonsterSpawnerSystem: 몬스터 스폰 시스템
MonsterTypes, MonsterPorts: 몬스터 타입 정의
MonsterDataParser: 몬스터 데이터 파싱

Room System

Room: 룸 베이스 클래스
FieldRoom: 전투 필드 룸
TownRoom: 마을 룸
RoomManager: 룸 관리

Database Layer

DBWorker: DB 작업 워커 스레드
DBDisPatcher: DB 작업 디스패처 (PackagedTask & Future)
AccountRepository: 계정 레포지토리
CharacterRepository: 캐릭터 레포지토리
InventoryRepository: 인벤토리 레포지토리
EquipmentRepository: 장비 레포지토리
DropTableRepository: 드롭 테이블 레포지토리
GenProcedures: 자동 생성 ORM SP 래퍼

Inventory & Equipment System

InventoryCore, InventorySystem: 인벤토리 핵심 로직
EquipmentCore, EquipmentSystem: 장비 핵심 로직
EquipmentManager: 장비 관리자
EquipmentDataParser: 장비 데이터 파싱

Item & Drop System

ItemManager: 아이템 관리자
ItemDataParser: 아이템 데이터 파싱
DropManager: 드롭 관리자
DropDataParser: 드롭 데이터 파싱

Party System

Party: 파티 엔티티
PartyService: 파티 서비스
PartyManager: 파티 관리자

NPC System

Npc: NPC 엔티티
NpcManager: NPC 관리자
NpcDialogComponent, NpcDialogManager: NPC 대화 시스템
NpcQuestComponent: NPC 퀘스트 컴포넌트
NpcShopComponent, NpcShopDataManager: NPC 상점 시스템

Map & Spawn System

MapData: 맵 데이터 로딩 및 관리
SpawnPointDataParser: 스폰 포인트 파싱

Network & Protocol

ClientPacketHandler: 자동 생성 패킷 핸들러
ProtocolHelper: 프로토콜 헬퍼 함수
Protocol.pb: 자동 생성 Protocol Buffers 클래스

Configuration & Authentication

AppConfig: 애플리케이션 설정
JwtAuth: JWT 토큰 검증
Account: 계정 엔티티

Thread Management & Shard System

ShardBoot: Shard 초기화 및 Room 생성
GlobalQueueShard: Shard별 GlobalQueue 관리
SharedOwner: 공유 리소스 소유권 관리
IJobQueueOwner: JobQueue 소유자 인터페이스

Core Utilities

EntityCore: 엔티티 핵심 로직
GeometryCore: 2D 좌표, 방향, 충돌 처리
TypeCore: 핵심 타입 정의
TimeUtils: 시간 유틸리티
RandomUtils: 랜덤 유틸리티
JsonFileUtils, JsonDataParser: JSON 파싱
StringConvert: 문자열 변환

IocpCore 파일 구조

IocpCore는 재사용 가능한 네트워킹 라이브러리로, 게임 서버뿐 아니라 다른 서버에도 활용 가능합니다.

Core IOCP System

IocpCore: IOCP 메인 클래스
IocpEvent: IOCP 이벤트 처리
Service: 네트워크 서비스 베이스
Session: 세션 베이스 클래스
Listener: TCP 리스너

Memory Management

Memory: 메모리 관리
MemoryPool: 메모리 풀링
Allocator: 커스텀 할당자
ObjectPool: 객체 풀링

Threading & Synchronization

ThreadManager: 스레드 풀 관리
Lock: SpinLock 등 락 구현
LockQueue: 스레드 안전 큐
DeadLockProfiler: 데드락 프로파일러

Job System

Job: 작업 베이스 클래스
JobQueue: 작업 큐
JobTimer: 타이머 기반 작업 스케줄링
GlobalQueue: 전역 작업 큐

Network Buffers

SendBuffer: 송신 버퍼
RecvBuffer: 수신 버퍼
BufferReader: 바이너리 읽기
BufferWriter: 바이너리 쓰기

Database Integration

DBConnection: MySQL 연결 래퍼
DBConnectionPool: 연결 풀링
DBBind: SQL 파라미터 바인딩
DBModel: DB 모델 베이스
DBSynchronizer: DB 동기화
DBConnGuard: RAII 연결 가드

Network Utilities

NetAddress: 네트워크 주소 처리
SocketUtils: 소켓 유틸리티

Core Infrastructure

CoreGlobal: 전역 변수
CorePch: 프리컴파일 헤더
CoreTLS: 스레드 로컬 스토리지
CoreMacro: 공통 매크로
Types: 타입 정의
TypeCast: 타입 캐스팅
Container: STL 컨테이너 정의

Utilities

FileUtils: 파일 I/O
ConsoleLogger: 콘솔 로깅
XMLParser: XML 파싱 (RapidXML)

빌드

설정 파일을 Github에 업로드 했습니다.

크게 2가지 환경 종속적인 부분이 있습니다.

1. DB

DB의 경우 로컬 SQL Server의 경로, driver 등 설치되어 있는 경로를 정확히 입력해야 하며, 이를 잘못 입력할 시 빌드가 되지 않을 수 있습니다.

또한 빌드 전에 SQL에 직접 접근해 GameDb와 AuthDb 데이터베이스를 생성해야 하고, 빌드 시 GameServer의 경우 GameDB.xml을 통해 자동으로 ORM이 생성되지만, AuthServer의 경우 없습니다.

아래의 T-SQL을 사용하여 직접 Table을 만들어주어야 합니다

CREATE TABLE [dbo].[Users]
(
	[Id] INT NOT NULL IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
	[Email] NVARCHAR(100) NOT NULL UNIQUE,
	[PasswordHash] NVARCHAR(200) NOT NULL,
	[CreatedAt] DATETIME2(0) NOT NULL
				CONSTRAINT DF_Users_CreatedAt
				DEFAULT (SYSUTCDATETIME())
)

빌드 순서

# Visual Studio 솔루션 빌드
msbuild 2d-mmorpg-replica.sln /p:Configuration=Debug /p:Platform=x64

혹은 .sin 파일을 visual studio 2022로 열어 직접 빌드

빌드를 하게 되면 빌드 전 이벤트로 ORM & Proto 파일 등 자동생성되니 빌드는 필수 입니다.

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 293 Commits
.github		.github
.vscode		.vscode
AsioCore		AsioCore
AuthServer		AuthServer
Common/Procedures		Common/Procedures
Doc		Doc
DummyClientCS		DummyClientCS
GameServer		GameServer
IocpCore		IocpCore
Libraries		Libraries
Protocol		Protocol
Shared		Shared
TestClientUnity		TestClientUnity
TestClientUnityOnLocal		TestClientUnityOnLocal
Tools		Tools
nginx		nginx
reference		reference
third_party/openssl		third_party/openssl
.gitattributes		.gitattributes
.gitignore		.gitignore
2d-mmorpg-replica.sln		2d-mmorpg-replica.sln
UpgradeLog.htm		UpgradeLog.htm
UpgradeLog2.htm		UpgradeLog2.htm
UpgradeLog3.htm		UpgradeLog3.htm
readme.md		readme.md

wlsdn2749/2d-mmorpg-replica-server

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