언리얼 엔진 레플리케이션(Replication)

1. 레플리케이션(Replication)

• 서버가 게임 상태(state) 데이터를 클라이언트에 보내 동기화하는 과정.
• 진짜 게임 상태는 서버에 존재하며, 클라이언트는 이를 복제하여 그래픽과 사운드를 렌더링.
• 올바르게 설정하면 여러 클라이언트 간의 게임플레이가 원활하게 동기화됨.

1-1. Replication 대상

• 네트워크 동기화는 주로 AActor 및 Actor에서 파생된 클래스에서 이루어짐.
• AActor: 레벨에 배치되거나 동적으로 생성 가능한 기본 클래스이며, UE의 네트워크 지원이 적용된 첫 번째 클래스.
• UObject도 동기화 가능하지만, Replicated Subobject로 Actor에 부착되어야 동작.

1-2. Replication 설정 방법

• C++: bReplicates = true; 설정.
• 블루프린트: Replicates 옵션 활성화.
• bReplicateMovement = true; 설정하면 이동 정보 자동 동기화.

1-3. Replication의 주요 개념/매커니즘

(1). Replicated Properties (속성 동기화)

• 속성 값을 서버에서 클라이언트로 자동 동기화.
• 예시: Health, Ammo 같은 변수.

UPROPERTY(Replicated)
uint32 Health;

 

(2). Replicated Using Properties (속성 동기화 + 함수 호출)

• 속성이 변경되면 특정 함수를 실행하도록 설정 가능.
• 예시: OnRep_Health()를 설정하면 Health가 바뀔 때 자동 호출.

UPROPERTY(ReplicatedUsing=OnRep_HealthUpdate)
uint32 Health;

UFUNCTION()
void OnRep_HealthUpdate();

 

(3). Remote Procedure Calls (RPC, 원격 프로시저 호출)

• 한 머신(클라이언트 or 서버)에서 다른 머신에서 실행될 함수를 호출.
• 종류:
  • Server RPC: 클라이언트 → 서버에서 실행 (Server_TakeDamage())
  • Client RPC: 서버 → 특정 클라이언트에서 실행 (Client_ShowDamageEffect())
  • Multicast RPC: 서버 → 모든 클라이언트에서 실행 (Multicast_ExplosionEffect())

UFUNCTION(Server, Reliable, WithValidation)
void ServerDoSomething();

UFUNCTION(Client, UnReliable)
void ClientDoSomething();

UFUNCTION(NetMulticast, Reliable)
void MulticastDoSomething();

참조: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/replicate-actor-properties-in-unreal-engine#addareplicatedproperty

 

2. 액터 레플리케이션(Actor Replication)

2-1. Actor Replication 과정

(1) 클라이언트가 동기화할 Actor 결정

• 동기화할 Actor 목록 작성
  • AActor::SetReplicates(true)가 설정된 Actor만 동기화 대상.
  • AActor::NetUpdateFrequency를 확인하여 업데이트 빈도 결정.
  • AActor::bOnlyRelevantToOwner가 true면 소유자에게만 동기화.
  • AActor::PreReplication() 호출하여 특정 속성의 동기화 여부 결정.
• 각 클라이언트별 동기화 대상 선정
  • AActor::IsNetRelevantFor()를 호출하여 현재 클라이언트에 대해 Actor가 유효한지 확인.
  • AActor::NetDormancy를 확인하여 Actor가 비활성화(Dormant) 상태인지 체크.
  • 클라이언트가 Actor가 위치한 레벨을 로드하지 않았다면 동기화하지 않음.
• Actor 동기화 우선순위 정렬
  • AActor::GetNetPriority()를 호출하여 우선순위가 높은 Actor부터 동기화.
• 동기화 할 Actor 순회 및 전송
  • Actor의 속성이 변경되었는지 확인 후 UActorChannel::ReplicateActor() 호출.
  • Actor의 컴포넌트 및 속성 변화를 클라이언트로 전송.
  • 만약 5초 이상 Relevancy를 잃으면 채널을 닫음.
• 최적화 옵션
  • -limitclientticks 커맨드라인 옵션으로 초당 클라이언트 업데이트 횟수 제한 가능.
  • NetClientTicksPerSecond 엔진 설정 변경 가능.
  • net.MaxConnectionsToTickPerServerFrame 콘솔 변수로 조정 가능.

 

(2). 서버가 속성 및 RPC 실행 순서 결정

• 액터 속성(Actor Properties)
  • Actor 속성 동기화는 실행 순서 보장X.
  • OnRep(RepNotify)도 실행 순서 보장X.
  • 순서가 중요한 경우, 여러 변수를 구조체(struct)로 묶어 관리하는 것을 권장.
• 원격 프로시저 호출(RPC)
  • Actor 간 실행 순서 보장되지 않음

MyActor->ClientRPC1();
OtherActor->ClientRPC2();
MyActor->ClientRPC3();

//실행 순서
RPC1 → RPC2 → RPC3
RPC2 → RPC3 → RPC1
RPC3 → RPC1 → RPC2

//해결 방법:
순서가 중요한 경우 단일 Actor 내에서만 RPC를 호출하는 것이 좋음.

 

• 동일 Actor 내 Reliable RPC 실행 순서 보장

MyActor->ClientReliableRPC1();
MyActor->ClientReliableRPC2();
MyActor->ClientReliableRPC3();

//실행 순서
항상 RPC1 → RPC2 → RPC3 순서로 실행

 

• Actor와 Subobject 간 실행 순서 유지됨

MyActor->RPC1();
MyActor->SubObject1->RPC2();
MyActor->SubObject2->RPC3();
MyActor->RPC4();

//실행 순서
항상 RPC1 → RPC2 → RPC3 → RPC4 순서로 실행.

 

 

• Reliable vs Unreliable RPC 실행 순서

MyActor->ClientReliableRPC1();
MyActor->ClientUnreliableRPC2();
MyActor->ClientReliableRPC3();

//실행순서:
Reliable RPC: 실행 순서가 항상 보장됨.
Unreliable RPC: 네트워크 상태에 따라 손실될 수 있음.

네트워크 문제가 없으면: RPC1 → RPC2 → RPC3
RPC2가 유실되면: RPC1 → RPC3 (RPC2 실행되지 않음)

 

• Multicast vs Unicast RPC
  • Reliable Multicast

MyActor->MulticastReliableRPC1();
MyActor->UnicastReliableRPC2();
MyActor->MulticastReliableRPC3();

//실행 순서:
항상 RPC1 → RPC2 → RPC3 순서로 실행

 

• Unreliable Multicast

MyActor->MulticastUnreliableRPC1();
MyActor->UnicastReliableRPC2();
MyActor->MulticastUnreliableRPC3();
MyActor->UnicastUnreliableRPC4();

//실행 순서:
예시: RPC2 → RPC4 → RPC1 → RPC3
Unreliable Multicast는 항상 마지막에 실행될 가능성이 큼.

 

• RPC 전송 정책 (Remote Function Send Policy)
  • Force Send(): 강제로 바로 전송

MyActor->ForceSendMulticastUnreliableRPC1();
MyActor->UnicastReliableRPC2();
MyActor->MulticastUnreliableRPC3();
MyActor->UnicastUnreliableRPC4();

//실행 순서:
RPC1 → RPC2 → RPC4 → RPC3 (RPC1이 강제로 먼저 실행됨)

void AMyActor::ForceSendToClient()
{
    if (HasAuthority())
    {
        UActorChannel* ActorChannel = GetChannelByActor(GetOwner());
        if (ActorChannel)
        {
            ActorChannel->ForceSend(); // 데이터를 즉시 보내도록 강제
        }
    }
}

 

• Force Queue(): 강제로 대기

MyActor->ForceQueueRPC1();
MyActor->UnicastReliableRPC2();
MyActor->MulticastUnreliableRPC3();
MyActor->UnicastUnreliableRPC4();

//실행 순서: 
RPC2 → RPC4 → RPC1 → RPC3 (RPC1이 강제로 마지막에 실행됨)

void AMyActor::ForceQueueToSendLater()
{
    FQueuedMessage NewMessage;
    NewMessage.MessageType = EMessageType::MyCustomMessage;
    NewMessage.MessageData = "This is a delayed message.";

    // 큐에 넣기 (이 큐는 네트워크 전송을 나중에 할 수 있도록 설정됨)
    MessageQueue.Enqueue(NewMessage);
}

 

• RPC vs 속성 동기화 순서

MyActor->ReliableRPC1();
MyActor->bReplicatedVar1 = true;
MyActor->MulticastUnreliableRPC2();
MyActor->bReplicatedVar2 = true;
MyActor->ReliableRPC3();

//실행 순서:
RPC1 실행
RPC3 실행
bReplicatedVar1, bReplicatedVar2 동기화
RPC2 실행 (Unreliable Multicast는 항상 마지막)

 

 

(3). 서버가 클라이언트에 데이터 전송

• 각 클라이언트에 필요한 정보만 전송하여 최적화 수행.

 

2-2. Replication 주요 기능

기능	설명
생성 & 삭제	서버에서 생성된 레플리케이션 Actor는 클라이언트에서 자동으로 복제됨. 서버에서 삭제되면 클라이언트에서도 삭제됨.
이동 (Movement Replication)	bReplicateMovement = true 설정 시 위치, 회전, 속도 자동 동기화.
속성 (Properties)	UPROPERTY(Replicated) 속성은 값이 바뀌면 자동 동기화됨.
컴포넌트 (Components)	복제 설정된 컴포넌트와 그 속성, RPC도 복제 가능.
서브오브젝트 (Subobjects)	UObject도 Actor에 부착하면 복제 가능.
RPC	네트워크에서 특정 함수 실행 가능 (Server, Client, Multicast).

 

2-3.  Replicate 되지 않는 요소들

• Skeletal Mesh Component
• Static Mesh Component
• Materials
• Animation Blueprints
• Particle System Component
• Sound Emitters
• Physics Objects

➜ 개별적으로 실행되지만, 이들을 제어하는 변수를 복제하면 클라이언트 간 동기화 가능.

 

 

 

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