[C#] protobuf-net 프로토콜

Protobuf란 무엇인가?

Protocol Buffers(이하 Protobuf)는 Google에서 설계한 데이터 직렬화 포맷으로, 빠르고, 가볍고, 효율적이라는 특징을 가지고 있습니다. Protobuf는 데이터를 바이너리 포맷으로 직렬화하여 전송하고, 수신 측에서 다시 역직렬화하여 사용할 수 있게 합니다. 이는 JSON, XML 같은 텍스트 기반 포맷보다 훨씬 더 적은 크기로 데이터를 처리할 수 있어 네트워크 및 저장소 비용을 절감할 수 있습니다.

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Protobuf의 특징

1. 빠른 속도: 바이너리 포맷을 사용해 텍스트 포맷보다 빠르게 데이터를 처리.
2. 작은 크기: 데이터 크기가 작아 네트워크 대역폭 절약.
3. 유연성: 다양한 언어에서 사용할 수 있는 코드 생성 도구 제공.
4. 호환성: 스키마를 기반으로 버전 관리를 지원.

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예제 코드로 배우는 Protobuf

1. 클래스 정의

Protobuf를 사용하려면 [ProtoContract]와 [ProtoMember]를 통해 직렬화할 클래스를 정의해야 합니다. 아래는 User 클래스의 정의입니다.

 

using ProtoBuf;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp15
{
    [ProtoContract]
    public class User
    {
        [ProtoMember(1)]
        public string name { get; set; }
        [ProtoMember(2)]
        public int age { get; set; }
        public int id { get; set; }
    }
}

2. 직렬화 (Serialization)

Protobuf 직렬화는 데이터를 바이너리 형식으로 변환하여 네트워크 전송이나 저장소에 저장할 때 사용됩니다. 다음은 User 객체를 직렬화하는 코드입니다.

// User class
User user = new User
{
    name = "Jhon",
    age = 20,
    id = 1
};

//  serialize
MemoryStream serialize = new MemoryStream();
ProtoBuf.Serializer.Serialize<User>(serialize, user);
byte[] byteData = serialize.ToArray();
Console.WriteLine($"Serialize : {BitConverter.ToString(byteData)}");

3. 역직렬화 (Deserialization)

바이너리 데이터를 다시 객체로 변환하는 과정입니다.

//  deserialize
MemoryStream deserialize = new MemoryStream(byteData);
User result = ProtoBuf.Serializer.Deserialize<User>(deserialize);
Console.WriteLine($"DeSerialize : {result.name}, {result.age}, {result.id = 1}");

4. 출력결과

Serialize : 0A-04-4A-68-6F-6E-10-14
DeSerialize : Jhon, 20, 1

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Protobuf의 장단점

장점

• 성능: 데이터 크기와 처리 속도에서 JSON, XML 대비 뛰어남.
• 언어 독립성: 다양한 언어에서 Protobuf 메시지를 생성하고 사용할 수 있음.
• 버전 관리: 메시지 구조를 확장하거나 수정해도 기존 데이터와의 호환성 유지.

단점

• 가독성 부족: 바이너리 포맷이라 사람이 읽기 어려움.
• 학습 곡선: JSON처럼 직관적이지 않아 초기 설정이 복잡할 수 있음.

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언제 Protobuf를 사용해야 할까?

• 대규모 데이터 전송: 네트워크 비용을 절감하고 전송 속도를 높이고 싶을 때.
• 저장소 최적화: 디스크 공간을 최소화하면서 데이터를 저장해야 할 때.
• 멀티플랫폼 환경: 다양한 언어와 플랫폼에서 동일한 데이터 구조를 사용할 때.

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마무리

Protobuf는 성능과 효율성이 중요한 환경에서 강력한 도구로 사용할 수 있습니다. JSON이나 XML이 너무 무겁게 느껴질 때 Protobuf를 고려해 보는것이 좋을 것 같습니다. 직렬화와 역직렬화 과정도 단순하며, 특히 네트워크 트래픽을 최적화해야 하는 상황에서 유용합니다.