게임 개발 CS

자료구조 선택은 시간과 공간의 트레이드오프를 결정한다. Hash Table은 O(1) 검색을 제공하지만 메모리 오버헤드가 크다. 게임 개발에서 이 트레이드오프는 명확한 제약 조건을 가진다. 60fps는 프레임당 16.67ms를 요구한다.

게임 개발에서 알고리즘은 플레이어가 느끼는 "지능"과 "현실감"을 만듭니다. AI가 영리하게 길을 찾고, 적이 전술적으로 반응하고, 세계가 자연스럽게 생성되는 것은 모두 알고리즘 덕분입니다. 이 글은 게임 개발에 특화된 알고리즘들을 다룹니다.

게임 개발은 복잡도와의 싸움이다. 수백 개의 시스템이 상호작용하다 보면 기능이 추가될수록 코드는 얽히고, 버그는 증가하며, 변경은 어려워진다. 디자인 패턴은 이 복잡도를 구조화하는 검증된 해법이다. 핵심은 결합도(Coupling)와 응집도(Cohesion)다.

C++의 메모리 관리는 추상화 계층과 제어권 사이의 트레이드오프다. 메모리 관리는 세 추상화 계층으로 구성된다. 하드웨어 계층, 언어 계층, 최적화 계증.

C#은 표현력과 안전성 사이의 균형이다. C++가 성능을 위해 복잡도를 감수한다면, C#은 생산성을 위해 추상화를 선택한다. C#의 진화는 세 방향으로 진행되었다. 핵심은 컴파일러가 코드를 변환한다는 것이다.

네트워크 프로토콜 선택은 게임의 성능과 플레이어 경험을 결정한다. TCP는 모든 패킷의 도착을 보장하지만 Head-of-Line Blocking으로 인한 지연이 발생한다. UDP는 패킷 손실이 있지만 즉시 최신 데이터를 전달한다. 이는 신뢰성과 성능의 트레이드오프다.

현대 CPU는 8-16개 코어를 제공하지만 싱글스레드 프로그램은 하나만 사용한다. 멀티스레딩은 이 병렬성을 활용해 성능을 N배 향상시키지만, 경쟁 조건(Race Condition), 데드락(Deadlock), 메모리 일관성 문제가 발생한다.

컴파일러 최적화는 실행 비용을 줄이는 코드 변환이다. 함수 호출은 5-10 사이클, 분기 예측 실패는 10-20 사이클, 캐시 미스는 300 사이클을 소비한다. 인라이닝은 함수 호출 비용을 제거하고, 루프 언롤링은 분기 비용을 줄이며, SIMD는 연산을 병렬화한다.

게임 서버의 핵심 과제는 모든 클라이언트가 동일한 게임 세계를 보도록 하는 것이다. 네트워크 지연은 50-200ms이고, 패킷 손실은 1-5%이며, 클라이언트는 언제든 치트를 시도할 수 있다. 이 조건에서 일관된 상태 동기화가 게임 서버 아키텍처의 본질이다.

분산 시스템의 핵심 과제는 네트워크 경계를 넘을 때마다 발생하는 레이턴시를 관리하는 것이다. 아키텍처 결정은 네트워크 경계를 추가하거나 제거하는 선택이다. 최적의 아키텍처는 기능 요구사항과 레이턴시 예산의 균형점에 있다.

게임의 시각적 품질은 GPU 성능에 의존한다. 현대 GPU는 초당 수십억 번의 연산을 수행하지만, 잘못 설계된 렌더링 파이프라인은 이 성능을 10% 미만만 활용한다. 병목은 세 곳에서 발생한다: 정점 처리, 픽셀 처리, 메모리 대역폭.

데이터베이스 성능은 쿼리 비용으로 결정된다. 디스크 I/O, CPU 연산, 네트워크 전송의 합이다. 풀 테이블 스캔은 순차로 빠르지만 불필요한 데이터를 읽는다. 인덱스는 랜덤이지만 필요한 데이터만 읽는다. 적절한 인덱스, JOIN, 캐싱 전략을 선택해야 한다.

데이터베이스 최적화의 핵심은 I/O 증폭 비용을 관리하는 것이다. I/O 증폭(Amplification)은 논리적 1번의 연산이 물리적으로 여러 번의 I/O를 발생시키는 현상이다. 최적의 데이터베이스 설계는 워크로드 특성과 I/O 증폭의 균형점에 있다.

성능 최적화는 레이턴시 계층을 이해하는 것이다. CPU 레지스터 접근은 0ns, L1 캐시는 1ns, 메모리는 100ns, SSD는 100μs가 걸린다. 동일한 데이터 접근이 어느 계층에서 처리되는지에 따라 성능은 100배에서 100만 배까지 차이난다.

게임 보안의 목표는 완벽한 방어가 아니다. 치터가 치팅하는데 드는 비용을 충분히 높여서, 치팅을 경제적으로 불합리하게 만드는 것이다.

물리 엔진의 핵심 과제는 수치 안정성이다. 실시간 시뮬레이션은 이산화된 시간 단계(dt)를 사용하므로 본질적으로 근사치다. 이는 수치 적분의 오차, 부동소수점 정밀도, 반복 해법의 한계 때문이다.

FSM, Behavior Tree, 강화학습부터 신경망 기반 NPC까지게임 AI의 핵심 과제는 제한된 프레임 예산 내에서 믿을 만한 지능을 구현하는 것이다. 60fps 게임은 프레임당 16.67ms를 사용할 수 있으며, 그 중 AI에 할당되는 시간은 보통 1-2ms에

Continuous Integration은 개발자가 코드를 공유 저장소에 자주 통합하는 실천 방법이다. 각 통합은 자동화된 빌드와 테스트를 통해 검증된다. Continuous Delivery는 언제든지 배포 가능한 상태를 유지하고, 프로덕션 배포는 수동 승인해야 한다.

Docker는 게임 서버 배포를 일관되고 반복 가능하게 만든다. 이를 통한 자동화 테스트는 게임 서버 개발의 안정성과 효율성을 크게 향상시킨다.

이 문서에서는 실제 프로덕션 배포 전략, 모니터링, 에셋 파이프라인 자동화, 그리고 실전에서 사용할 수 있는 완전한 CI/CD 파이프라인 예제를 다룹니다. 또한 게임 프로젝트의 CI/CD 비용을 최적화하는 방법도 함께 살펴봅니다.