[게임서버프로그래밍#4] Client-Server 기본 연결과 통신

거북이의 기술블로그 2024. 6. 8. 14:36

이 글에서는 TCP 기반으로 클라이언트-서버 연결을 구현하는 기본 흐름을 설명한다.
Winsock 초기화, 비동기 소켓 설정(ioctlsocket), select를 통한 이벤트 감지 등
기본적인 소켓 프로그래밍을 단계별로 다룬다.

기본 통신 구조

(Client와 Server는 각각 다음과 같은 순서로 동작한다)

클라이언트(Client)

소켓 생성 (socket)
서버 주소로 연결 시도 (connect)
데이터 송신 (send)
데이터 수신 (recv)
소켓 종료 (closesocket)

서버(Server)

소켓 생성 (socket)
포트 바인딩 (bind)
연결 대기 (listen)
연결 수락 (accept)
데이터 송신/수신 (send/recv)
소켓 종료 (closesocket)

비동기 소켓 설정

ioctlsocket()

소켓을 논블로킹(Non-blocking) 모드로 전환하기 위해 사용한다.
FIONBIO 플래그를 설정하면 connect(), send(), recv() 호출 시 대기하지 않고 바로 반환된다.

u_long mode = 1;
ioctlsocket(sock, FIONBIO, &mode);

주의:
비동기 설정 이후, 각 함수 호출 결과를 select()로 체크하거나, 에러코드를 직접 확인해야 한다.

소켓 상태 확인: getsockopt()

소켓 옵션이나 상태를 조회할 때 사용한다.
특히 SO_ERROR를 이용하면 connect() 결과를 확인할 수 있다.

int error;
socklen_t len = sizeof(error);
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_ERROR, (char*)&error, &len);

이벤트 감지: select()

select()는 소켓이 읽기, 쓰기 가능 상태가 되었는지 확인하는 함수다.

읽기 가능: recv()를 호출할 수 있음
쓰기 가능: send()를 호출할 수 있음
오류 발생: 소켓에 문제가 생김

fd_set readSet, writeSet;
FD_ZERO(&readSet);
FD_ZERO(&writeSet);
FD_SET(sock, &readSet);
FD_SET(sock, &writeSet);

/*
int select(
  int nfds,             // 소켓 최대값 + 1 (Windows에서는 무시 가능)
  fd_set* readfds,      // 읽기 이벤트 감시
  fd_set* writefds,     // 쓰기 이벤트 감시
  fd_set* exceptfds,    // 오류 감시
  const timeval* timeout // 대기 시간 (NULL이면 무한 대기)
);
*/

select(0, &readSet, &writeSet, nullptr, &timeout);

//...

if (FD_ISSET(sock, &readSet)) {
    // sock에서 읽을 데이터가 있음
}

FD_ZERO(fd_set)

fd_set을 초기화한다.
사용 전에 반드시 FD_ZERO로 초기화해야 한다.

FD_SET(socket, fd_set)

특정 소켓을 fd_set에 등록한다.
예를 들어, 소켓 sock이 읽기 가능한지 감시하고 싶으면: FD_SET(sock, &readSet);

FD_ISSET(socket, fd_set*)

select() 호출 이후, 소켓에 이벤트가 발생했는지 확인한다.

통신 흐름 요약

단계	클라이언트	서버
소켓 생성	socket()	socket()
비동기 설정	ioctlsocket(FIONBIO)	ioctlsocket(FIONBIO)
서버 연결	connect() → select()로 확인	bind(), listen()
연결 수락	(생략)	accept() → select()로 확인
데이터 송수신	send(), recv()	send(), recv()
종료	closesocket()	closesocket()

* 클라이언트

Winsock wsa;
ClientSocket socket("localhost", "27015");

socket.send("Hello from client");
std::string response = socket.receive(512);
std::cout << "Response : " << response << std::endl;

연결 성공 여부는 select()와 getsockopt()로 확인한다.
메시지를 보낸 후, 서버의 응답을 기다린다.

* 서버

Winsock wsa;
ServerSocket server;

server.accept_connection();
server.socket_recv("Hello from server");

listen() 상태에서 select()를 이용해 accept() 가능한지 체크한다.
클라이언트로부터 메시지를 수신한 후, 응답 메시지를 송신한다.

* 동기적 처리의 주의사항 *
- connect(), send(), recv(), accept()는 기본적으로 Blocking 동작을 한다.
- 비동기 소켓 설정 후 select()를 사용하지 않으면, 예상치 못한 지연(대기)이 발생할 수 있다.
- 서버는 다수 클라이언트 요청을 처리해야 하므로, select()를 통한 이벤트 기반 처리가 필수적이다.

다음 글에서는 Client-Server 구조를 발전시켜 멀티스레드 환경에서
여러 클라이언트를 동시에 처리하는 방법을 다룬다.

Thread, Mutex, Chrono를 이용한 타임아웃 제어까지 자세히 살펴본다.