이동 패킷, 바이트를 줄이면 무슨 일이?

01같은 이동 정보, 네 가지 크기

프로토버퍼 34B · 커스텀 24B · 비트 패킹 19B · 극단 양자화 8B · ▶ 이 장면 보기

같은 이동 정보(캐릭터 ID, x/y/z 좌표, 방향, 상태, 시각)를 네 가지 방식으로 인코딩해 바이트 칸으로 나란히 보여준다. 프로토버퍼 기본은 34B, 커스텀 기본은 24B, 커스텀 비트 패킹은 19B, 이동 전용 극단 양자화는 8B다.

프로토버퍼 행의 빨간 칸은 필드 태그와 길이다. 프로토버퍼는 필드마다 "몇 번 필드인지"를 적는 태그 바이트가 붙고, 메시지를 감싸는 래퍼에도 2바이트가 든다. 커스텀 형식은 필드 순서를 양쪽이 미리 알고 있으니 이 칸이 없다. 비트 패킹은 방향, 상태, 시각 차이(Δt)처럼 범위가 작은 값을 1~2바이트로 줄인 것이다.

8B 행은 64비트를 슬롯 12b, x 14b, y 14b, z 8b, 방향 6b, 상태 4b, Δt 6b로 나눈다. 캐릭터 ID 대신 AOI 슬롯 번호를 쓰고, 좌표는 셀 기준 상대 좌표로 양자화하고, 방향은 64단계로 줄였다. 영상은 이것을 "이동만 극단적으로 다듬은 예"라고 표시한다. 34B와 8B의 차이는 76%다.

021바이트에 붙는 곱하기

보는 사람 × 갱신 빈도 × 동접 × 시간 · ▶ 이 장면 보기

1바이트를 줄였을 때 서버 송신량이 얼마나 변하는지 곱셈을 한 줄씩 쌓아 보여준다.

• 1 바이트 × 50 (한 명의 이동을 보는 사람 수) = 50B
• × 10 (초당 이동 갱신 10Hz) = 500B/s
• × 5,000 (동시접속) = 2.5MB/s, 즉 20 Mbps
• × 86,400 (하루의 초) = 216GB/일
• × 30 (한 달) = 6.5TB/월

한 사람의 이동은 그 사람을 볼 수 있는 50명에게 각각 따로 나가므로 바이트 하나가 50번 복제된다. 여기에 갱신 빈도와 동접이 곱해진다. 동접 5,000이 24시간 30일 내내 유지된다고 가정한 값이다. 서버 대수는 피크 동접으로 잡지만, 실제 월 송신량과 비용은 평균 동접으로 계산하므로 이보다 작다.

03왜 브로드캐스트가 대부분인가

서버는 1을 받고 50을 내보낸다 · ▶ 이 장면 보기

왼쪽은 플레이어 한 명 기준의 이동 트래픽이다. 24B 패킷을 10Hz로 보내면 내가 보내는 양은 240 B/s이고, 주변에 보이는 50명의 이동을 받는 양은 12.0 KB/s다. 서버 입장에서는 1을 받고 50을 내보낸다. 그래서 서버 트래픽은 수신보다 송신이 훨씬 크고, 송신 대부분이 브로드캐스트가 된다.

오른쪽은 서버 송신 구성 예시다. 이동 브로드캐스트 60%, 전투·이펙트 25%, 채팅·기타 15%로 둔다. 24B 이동 패킷에서 1바이트는 이동 몫의 1/24이므로 전체 송신의 약 2.5%가 된다.

브로드캐스트는 보는 사람 수만큼 복제되므로 줄인 바이트도 같은 배수로 줄어든다. 하나만 보면 작지만, 여러 바이트를 줄이면 그만큼 쌓인다.

04크기별 총량

송신 트래픽 · 비용 · 유저 데이터 · ▶ 이 장면 보기

네 가지 크기별로 서버 전체 월 송신량과 송신 비용을 막대로 비교한다. 이동 외 송신(전투, 채팅 등)은 고정으로 두고 계산했다.

• 34B: 324TB, $16.2k~29.2k/월
• 24B: 259TB, $13.0k~23.3k/월
• 19B: 227TB, $11.3k~20.4k/월
• 8B: 156TB, $7.8k~14.0k/월

비용은 송신 단가 $0.05~0.09/GB 예시로 계산했다. 34B에서 8B로 가면 송신 트래픽은 월 −168TB(−52%), 송신 비용은 월 −$8.4k~15.2k다. 플레이어 한 명이 받는 이동 데이터는 17.0 KB/s에서 4.0 KB/s로, 모바일 이동 데이터 사용량은 시간당 61.2MB에서 14.4MB로 준다.

05서버와 수용 인원

대역폭이 병목일 때 · 일반 필드는 선형, 보스존은 제곱근 · ▶ 이 장면 보기

서버 대수가 대역폭으로 정해진다고 가정하고 34B에서 25대가 필요하다고 두면, 24B는 20대, 19B는 18대(17.5대 올림), 8B는 12대가 된다. 34B에서 8B로 가면 13대가 줄고, 대당 월 $700 예시로 월 $9.1k다.

같은 장비로 더 받을 수 있는 인원도 보여준다. 일반 필드는 트래픽이 동접에 비례하므로 송신 총량 비율 그대로 늘어난다(24B ×1.25, 19B ×1.43, 8B ×2.08). 보스존은 모두가 모두를 보기 때문에 트래픽이 인원의 제곱(N²)에 비례한다. 그래서 수용 인원은 바이트 비율의 제곱근만큼 늘어난다(24B ×1.19, 19B ×1.34, 8B ×2.06). 바이트가 약 1/4이 되면 수용 인원은 약 2배다.

25대는 대역폭 병목을 가정한 예시 값이다. 앞의 송신량(월 324TB, 평균 약 1Gbps)을 25대로 나누면 대당 약 40Mbps라서, 이 규모에서는 실제로 대역폭이 병목이 되지 않는다. 이 계산은 대역폭이 병목일 때만 맞다. 서버가 CPU에서 먼저 막히면 패킷 크기를 줄여도 대수 효과는 작다고 영상에서 따로 표시한다.

06패킷 하나에 몇 명

작을수록 한 패킷에 더 많이 · ▶ 이 장면 보기

패킷 하나의 페이로드를 최대 1,460B(예시)로 두고, 캐릭터 이동 정보가 몇 명분 들어가는지 보여준다. 34B는 42명, 24B는 60명, 19B는 76명, 8B는 182명이다.

혼잡 지역에서 60명이 보이는 경우를 예로 들어, 34B는 패킷 2개(60 × 34 = 2,040B), 24B · 19B · 8B는 1개로 충분하다(24B면 1,440B). 패킷 수가 줄면 패킷마다 붙는 헤더, 초당 패킷 수(pps), 커널의 패킷 처리 비용도 같이 준다. 바이트 총량과 별개로 패킷 개수 자체가 서버 부하가 된다.

07그럼 프로토버퍼는?

형식보다 바이트 수가 비용을 정한다 · ▶ 이 장면 보기

프로토버퍼와 커스텀을 같은 수준끼리 비교한다. 기본끼리는 커스텀 24B 대 프로토 34B로 서버 송신이 +25%, 튜닝끼리는 커스텀 19B 대 프로토 26B로 +20%다. 이 퍼센트는 이동 외 송신까지 포함한 전체 송신 기준이다. 엔트리마다 하위 메시지로 담으면 필드 태그와 길이 접두가 튜닝해도 남는다. packed repeated 필드로 열 단위로 담으면 태그·길이가 배열마다 한 번만 붙는다.

대안으로 이동만 프로토버퍼의 bytes 필드 하나에 담는 방식을 보여준다. 태그·길이 3B 뒤에 8B × 50명 = 400B를 넣으면 캐릭터당 약 8.06B로 커스텀과 같은 크기가 된다.

• 나머지 메시지는 프로토버퍼를 그대로 쓴다. 스키마 진화, 클라·서버·봇 코드 생성, 디버깅 편의를 유지할 수 있다.
• 바이트는 트래픽 대부분을 차지하는 이동·전투 브로드캐스트 같은 뜨거운 경로에서만 깎는다.
• 비용을 정하는 것은 형식 이름보다 실제로 보내는 바이트 수다.