해결: Martinit-Kit: Typescript 런타임으로 사용자 간 상태를 동기화하는 멀티플레이어 앱/게임

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Executive Summary

TL;DR: 멀티플레이어 애플리케이션은 네트워크 지연과 레이스 컨디션 때문에 실시간 상태 동기화 문제를 자주 겪으며, 이로 인해 클라이언트가 탈동기화됩니다. 이 글에서는 Martinit‑Kit이라는 TypeScript 런타임을 소개합니다. 이 런타임은 권한 있는 서버 모델을 주된 방식으로 사용하여 모든 연결된 사용자의 단일 진실 소스를 설정함으로써 견고한 상태 동기화를 지원합니다.

문제

• 네트워크 지연은 멀티플레이어 앱에서 상태 비동기화의 근본적인 원인입니다.
• 지연은 여러 사용자가 동시에 동일한 상태를 수정하려 할 때 경쟁 조건을 발생시킵니다.

권위 있는 서버 모델

• 견고한 상태 동기화를 위한 산업 표준입니다.
• 서버는 유일한 진실의 원천으로 작동하며, 의도를 검증하고 공식적인 상태 변화를 모든 클라이언트에 방송합니다.

낙관적 UI

• 클라이언트 화면을 즉시 업데이트함으로써 인지된 성능을 향상시킵니다.
• 위험: 서버가 변경을 거부할 경우 갑작스러운 롤백이 발생합니다. 충돌이 적은 작업에 가장 적합합니다.

이벤트 소싱

• 모든 상태 변경 행동에 대한 불변 로그를 제공합니다.
• 완벽한 감사 추적과 기록 재생 기능을 제공합니다.
• 복잡한 시스템에 대한 중요한 아키텍처 전환을 의미합니다.

왜 고통스러운가

“Project Chimera 시연을 절대 잊지 못할 거예요. 우리는 새로운 협업 디자인 도구를 부사장들에게 보여주고 있었죠. 모든 것이 순조로웠다가 두 명의 임원이 동시에 같은 컴포넌트를 움직이려 할 때 문제가 발생했습니다. 한 화면에서는 왼쪽으로 튀었고, 다른 화면에서는 오른쪽으로 움직였어요. 그러고는 영광스러운 10초 동안 두 위치 사이를 깜빡이다가 완전히 디지털 에테르 속으로 사라졌습니다. 그 방의 침묵은… 귀청이 터질 정도였죠.”

공유 상태는 기능이 아니라 분산 시스템 보스 전투입니다.

Source: …

간단한 단계별 안내

1. User A가 버튼을 클릭 → 클라이언트가 api‑gw‑01에 “상태 변경” 메시지를 보냅니다.
2. 메시지가 ≈ 80 ms 정도 걸려 전송됩니다. 그 80 ms 동안 세상은 계속 돌아갑니다.
3. User B는 아직 User A의 업데이트를 받지 못한 상태에서, 같은 상태 조각을 수정하는 다른 버튼을 클릭합니다. 그들의 메시지도 이제 전송 중입니다.
4. 서버는 두 개의 충돌하는 명령을 받게 됩니다.
   • 누가 승리할까요?
   • 마지막 명령이 첫 번째 명령을 덮어쓰나요?
   • 만약 첫 번째 명령이 더 중요했다면 어떻게 될까요?

단일하고 명백한 진실의 원천과 명확한 충돌 해결 규칙이 없으면, 클라이언트들은 결국 서로 어긋나게 되고, 이는 혼란과 혼돈, 그리고 VP 데모 중 사라지는 컴포넌트로 이어집니다.

Common Solutions (From “Fake‑It‑Till‑You‑Make‑It” to Full‑Scale Architecture)

1. Optimistic UI – “Fake it ’til you make it”

인지된 성능을 크게 향상시킵니다. 아이디어는 서버가 동의할 것이라고 가정하고 사용자의 화면을 즉시 업데이트하는 것입니다.

// Super‑simplified pseudo‑code
function handleMoveButtonClick(itemId: string, newPosition: Position) {
  // 1️⃣ Update our own UI instantly. Feels fast!
  const previousPosition = updateLocalItemPosition(itemId, newPosition);

  // 2️⃣ Tell the server what we did.
  api.sendItemMove(itemId, newPosition)
    .catch(error => {
      // 3️⃣ Oops – server rejected it! Roll back our optimistic change.
      console.error("Move rejected by server:", error);
      updateLocalItemPosition(itemId, previousPosition); // Jumps back!
      showErrorToast("Couldn't move the item.");
    });
}

Pro Tip: 사용자는 마법처럼 빠르게 느끼지만, 서버가 변경을 거부하면(예: 권한 문제나 충돌) UI 요소가 원래 위치로 “점프”합니다. 충돌 가능성이 낮은 작업에만 사용하세요.

2. Authoritative Server – The “Grown‑up” Solution

이 모델에서 클라이언트는 멍청합니다: 최종 상태를 스스로 결정하지 않고, 의도만 서버에 보냅니다. 서버가 유일한 진실의 원천입니다.

Flow:

1. User가 “Move Item Left”를 클릭합니다.

2. Client가 메시지를 보냅니다, 예:

   {
     "action": "MOVE_INTENT",
     "itemId": "abc-123",
     "direction": "left"
   }

   UI는 스피너를 표시할 수 있지만 아직 아이템을 움직이지 않습니다.

3. Server(예: game‑state‑worker‑03)가 의도를 받아 검증하고, 충돌을 확인한 뒤 메모리 혹은 Redis 같은 빠른 캐시에서 정식 상태를 업데이트합니다.

4. Server가 새로운 공식 상태를 모든 연결된 클라이언트(발신자 포함)에게 브로드캐스트합니다.

5. All clients가 새로운 상태를 받아 렌더링합니다. 모두 서버의 거울이므로 완벽하게 동기화됩니다.

Martinit‑Kit 같은 프레임워크는 이 패턴을 쉽게 구현하도록 설계되었습니다. WebSocket, 상태 브로드캐스트, 리컨실리에이션 같은 보일러플레이트를 처리해 주어, 서버‑사이드 로직(핵심 부분)에 집중할 수 있게 해 줍니다.

3. Event Sourcing – When “Current State” Isn’t Enough

때때로 상태 로직이 너무 복잡해서 현재 상태만 저장하는 것으로는 충분하지 않습니다. 어떻게 그 상태에 도달했는지를 알아야 합니다.

이벤트 소싱을 도입하세요. 최종 결과를 저장하는 대신, 발생한 모든 단일 행동(이벤트)을 불변 로그에 저장합니다.

예시 – 은행 계좌:

현재 잔액($50)은 이러한 이벤트들을 재생함으로써 계산됩니다. 이 접근법은 완벽한 감사 가능성을 제공하고 과거 어느 시점의 상태든 재구성할 수 있게 해 주지만, 아키텍처 복잡도가 증가한다는 대가를 치릅니다.

올바른 접근법 선택

최종 생각

• Latency ≠ Instantaneous – 인터넷은 즉시가 아니므로 지연을 고려해 설계하세요.
• Single Source of Truth – 데이터 불일치와 경쟁 조건을 방지합니다.
• Clear Conflict Rules – 경쟁하는 의도를 어떻게 해결할지 사전에 결정합니다.

분산 시스템의 기본 물리학을 이해하고 적절한 아키텍처를 선택하면 “분산‑시스템 보스 전투”를 관리 가능하고 예측 가능한 프로세스로 바꿀 수 있습니다. 즐거운 동기화 되세요!

Warning: 이 길을 가볍게 여기지 마세요. 근본적인 아키텍처 변화이며, Kafka나 전용 이벤트 스토어와 같은 도구와 다른 사고 방식을 요구합니다. 올바른 문제에 대해서는 매우 강력하지만, 간단한 채팅 앱에 대한 빠른 해결책은 아닙니다.

그렇다면, 어느 것이 당신에게 맞을까요?

내 조언?
먼저 Authoritative Server 모델로 시작하세요. 신뢰성과 구현 노력 사이의 최적점입니다. 더 빠르게 구현할 수 있는 도구를 찾아보세요. 앱이 느리게 느껴진다면 비핵심 동작에 대해 Optimistic UI를 조금씩 섞어볼 수 있습니다. 그리고 앱이 다음 Google Docs가 된다면, 그것은 좋은 문제입니다—Event Sourcing을 공부할 때가 된 것이죠.

이제 멋진 무언가를 만들어 보고, VP들이 망가뜨리지 않게 조심하세요.

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