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03 Session Layer

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leedg edited this page Mar 25, 2026 · 2 revisions

03. 세션 계층

개요

세션 계층은 개별 TCP 연결의 생명주기를 관리하는 3개의 핵심 클래스로 구성된다.

클래스 역할
Session 단일 TCP 연결 단위. 소켓 핸들, 상태, 수신 재조립, 송신 큐 관리
SessionPool 사전 할당된 Session 배열. Accept마다 발생하는 힙 할당을 제거하고 슬롯 재사용
SessionManager 세션 생성·조회·제거 싱글턴. SetSessionConfigurator()로 첫 recv 이전에 콜백 등록 보장

세션은 SessionPool에서 획득되고 SessionManager에 등록된 뒤 클라이언트와 데이터를 주고받는다. 연결 종료 시에는 Close() → WaitForPendingTasks() → Reset() → 풀 반납 순서로 정리된다.

다이어그램

%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'fontFamily':'Segoe UI, Noto Sans KR, sans-serif','primaryColor':'#EAF4FF','primaryTextColor':'#0F172A','primaryBorderColor':'#3B82F6','lineColor':'#64748B'}}}%%
classDiagram
    class Session {
        +Initialize(id, socket)
        +SetOnRecv(callback)
        +ProcessRawRecv(data, size)
        +Send(data, size) SendResult
        +Close()
        +WaitForPendingTasks()
        +Reset()
        +OnConnected()
        +OnDisconnected()
        +PostRecv() bool
        -mRecvAccumBuffer vector~char~
        -mSendQueue queue
        -mState atomic~SessionState~
    }

    class SessionPool {
        +Initialize(capacity) bool
        +Acquire() SessionRef
        +Shutdown()
        +ResolveIOType(ov, outType) bool
        +Capacity() size_t
        +ActiveCount() size_t
        -mSlots unique_ptr~PoolSlot[]~
        -mFreeList vector~size_t~
        -mIOContextMap unordered_map
        -ReleaseInternal(slotIdx)
    }

    class SessionManager {
        +Instance() SessionManager&
        +CreateSession(socket) SessionRef
        +RemoveSession(id)
        +GetSession(id) SessionRef
        +SetSessionConfigurator(callback)
        +CloseAllSessions()
        +GetSessionCount() size_t
        -mSessions unordered_map
        -mSessionConfigurator function
    }

    class TestServer {
        +OnClientConnectionEstablished()
        +OnClientConnectionClosed()
        -SetSessionConfigurator 등록
    }

    SessionPool "1" --> "*" Session : 슬롯 보유 (고정 주소)
    SessionManager --> SessionPool : Acquire()
    SessionManager --> Session : Initialize + Configure
    TestServer ..> SessionManager : SetSessionConfigurator
    TestServer ..> Session : SetOnRecv 콜백 주입
Loading

상세 설명

Session

Session은 단일 TCP 연결을 나타내며 enable_shared_from_this를 상속한다.

생명주기

단계 메서드 설명
초기화 Initialize(id, socket) ConnectionId·소켓 할당, 상태를 Connected로 전환
연결 알림 OnConnected() 파생 클래스 오버라이드 포인트 (기본 구현은 no-op)
수신 등록 PostRecv() IOCP에 WSARecv 등록 (POSIX에서는 AsyncIOProvider::RecvAsync()가 직접 구동하므로 미사용)
종료 요청 Close() 소켓 교체(exchange)로 원자적 종료, AsyncScope::Cancel() 호출
태스크 드레인 WaitForPendingTasks() in-flight AsyncScope 태스크가 완료될 때까지 블로킹
상태 초기화 Reset() 재사용을 위한 ID·상태·카운터·누적 버퍼 초기화
종료 알림 OnDisconnected() 파생 클래스 오버라이드 포인트

풀 세션은 소멸자가 호출되지 않으므로 WaitForPendingTasks()가 ~AsyncScope()의 RAII 드레인을 대신한다.

SetOnRecv 콜백

using OnRecvCallback = std::function<void(Session*, const char*, uint32_t)>;
void SetOnRecv(OnRecvCallback cb);

SessionManager::CreateSession() 내부에서 Initialize() 이후, PostRecv() 이전에 SetSessionConfigurator 콜백을 통해 1회 설정된다. 이 순서 덕분에 첫 recv 완료 이벤트가 발생하기 전에 콜백이 반드시 등록된다. Reset() 시 초기화되어 슬롯 재사용 시 이전 콜백 누수가 없다.

ProcessRawRecv — TCP 스트림 재조립

TCP는 메시지 경계를 보장하지 않으므로 ProcessRawRecv가 원시 바이트 스트림에서 패킷 경계를 복원한다.

PacketHeader { uint16_t size; uint16_t id; }  // 4바이트, pack(1)

재조립 흐름:

원시 바이트 수신 (IOCP / epoll 완료)
    │
    ▼
mRecvAccumBuffer 에 append
    │
    ▼
루프: 누적 바이트 >= sizeof(PacketHeader)?
    ├── NO  → 다음 수신 대기
    └── YES
        ├── header.size < PACKET_HEADER_SIZE  → 세션 종료 (유효하지 않은 크기)
        ├── header.size > MAX_PACKET_SIZE     → 세션 종료 (오버플로우 방지)
        ├── 누적 바이트 < header.size         → 다음 수신 대기 (단편화)
        └── 완성 패킷 → OnRecv(data, size) 호출
                        │
                        ▼
                    mOnRecvCb(session, data, size)

mRecvAccumOffset이 절반을 초과하면 버퍼를 앞으로 compact하여 메모리 낭비를 방지한다. mRecvBatchBuf는 Initialize()에서 예약되어 호출 간 할당 비용을 상각한다.

송신 — SendResult

Send(data, size)는 백프레셔 피드백을 위해 SendResult를 반환한다.

반환값 의미
Ok 패킷 큐잉 또는 전송 성공
QueueFull 미전송 큐가 MAX_SEND_QUEUE_DEPTH(1000) 초과
NotConnected 세션이 Connected 상태가 아님
InvalidArgument 크기가 0이거나 MAX_PACKET_SIZE(4096) 초과

mIsSending atomic을 CAS로 사용해 이중 PostSend를 방지한다.

플랫폼별 IO 컨텍스트

플랫폼 수신 버퍼 설명
Windows IOContext mRecvContext (OVERLAPPED 내장) WSARecv에 직접 전달
POSIX std::array<char, RECV_BUFFER_SIZE> mRecvBuffer RecvAsync()에 전달

RECV_BUFFER_SIZE = 8192 (MAX_PACKET_SIZE 4096의 2배). 단일 recv 호출에서 최대 2개 패킷이 겹쳐 도달하는 경우를 수용한다.

SessionPool

bool Initialize(size_t capacity);
SessionRef Acquire();          // 풀 고갈 시 nullptr 반환
// Release는 shared_ptr deleter가 자동 호출

Initialize(capacity) 호출 시 PoolSlot[]을 고정 주소에 사전 할당한다. Acquire()가 반환하는 shared_ptr의 커스텀 deleter가 마지막 참조 소멸 시 ReleaseInternal(slotIdx)를 자동 호출하여 슬롯을 반납한다.

설계 포인트

  • alignas(64) PoolSlot: 핫 atomic 필드를 별도 캐시 라인에 배치하여 false sharing 방지
  • mFreeList (O(1) 프리리스트 스택): back()/pop_back()으로 대여, push_back()으로 반납
  • 고정 주소 보장: 슬롯 이동이 없으므로 IOContext 내 OVERLAPPED 포인터가 안정적 (Windows)
  • mIOContextMap: Initialize() 이후 불변. 다중 스레드 읽기에 락 불필요
  • ResolveIOType(OVERLAPPED*, IOType&): OVERLAPPED 포인터로 Recv/Send 방향을 lock-free 판별

활성 세션 카운터

mActiveCount (atomic)로 현재 대여 중인 슬롯 수를 추적한다. Shutdown() 시 잔여 슬롯이 있으면 감지할 수 있다.

SessionManager

SessionManager::Instance()로 접근하는 싱글턴. mMutex로 mSessions 맵을 보호한다.

CreateSession 흐름

BaseNetworkEngine (accept 완료)
    │
    ▼
SessionManager::CreateSession(socket)
    ├── SessionPool::Acquire()          ← 슬롯 획득
    ├── session->Initialize(id, socket) ← ConnectionId·소켓 설정
    ├── mSessionConfigurator(session)   ← SetOnRecv 등 콜백 주입
    ├── mSessions[id] = session         ← 활성 맵에 등록 (mMutex 보호)
    └── session->PostRecv()             ← IOCP 수신 등록 (플랫폼별)

SetSessionConfigurator(callback) 덕분에 PostRecv() 이전에 콜백이 반드시 등록된다. 이 순서가 깨지면 첫 recv 완료 시 mOnRecvCb가 null인 채로 OnRecv가 실행될 수 있다.

SetSessionConfigurator — TestServer 연동

// TestServer 초기화 시
SessionManager::Instance().SetSessionConfigurator([this](Session* session) {
    session->SetOnRecv([this](Session* s, const char* data, uint32_t size) {
        // 패킷 처리 로직
    });
});

이 패턴은 제거된 SessionFactory 패턴을 대체하며, 세션 타입 계층 없이도 동적으로 동작을 주입할 수 있다.

세션 조회 및 순회

메서드 설명
GetSession(id) ConnectionId로 단일 세션 반환
ForEachSession(func) 활성 세션 순회 (mMutex 보호)
GetAllSessions() 경합 없는 순회를 위한 스냅샷 반환
GetSessionCount() 활성 세션 수 반환
CloseAllSessions() 전체 세션 Close

PacketHeader 구조

#pragma pack(push, 1)
struct PacketHeader {
    uint16_t size;  // 패킷 전체 크기 (헤더 포함)
    uint16_t id;    // PacketType 열거형 값
};
// sizeof(PacketHeader) == 4 (static_assert 보장)
#pragma pack(pop)
상수 값 설명
PACKET_HEADER_SIZE 4 B sizeof(PacketHeader)
MAX_PACKET_SIZE 4096 B 와이어 크기 상한 (헤더 포함)
MAX_PACKET_PAYLOAD_SIZE 4092 B MAX_PACKET_SIZE - PACKET_HEADER_SIZE
RECV_BUFFER_SIZE 8192 B 단일 recv 버퍼 크기
MAX_SEND_QUEUE_DEPTH 1000 세션당 미전송 한도 초과 시 QueueFull

ProcessRawRecv에서 header.size < PACKET_HEADER_SIZE 또는 header.size > MAX_PACKET_SIZE를 탐지하면 즉시 세션을 종료해 버퍼 오버플로우를 방지한다.

관련 코드 포인트

항목 파일
Session 선언 Server/ServerEngine/Network/Core/Session.h
Session 구현 Server/ServerEngine/Network/Core/Session.cpp
SessionPool 선언 Server/ServerEngine/Network/Core/SessionPool.h
SessionPool 구현 Server/ServerEngine/Network/Core/SessionPool.cpp
SessionManager 선언 Server/ServerEngine/Network/Core/SessionManager.h
SessionManager 구현 Server/ServerEngine/Network/Core/SessionManager.cpp
PacketHeader 정의 Server/ServerEngine/Network/Core/PacketDefine.h
IOContext (Windows) Server/ServerEngine/Network/Core/Session.h:50
TestServer configurator 등록 Server/TestServer/src/TestServer.cpp

NetworkModuleTest

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