[💬] 유니티 멀티스레딩에 대한 고찰

[로코복실한(dovecreative)]

안녕? 난 얼마 전에 멀티스레딩에 관해서 새로 알게 된 사실을 바탕으로 스레드를 마음대로 사용할 수 있는 프로젝트 환경을 만들었어.

프로젝트를 진행하던 중, 갑자기 유니티에서 멀티스레딩을 쓰는 게 얼마나 의미있는 일인지 알고 싶어져서 실험을 하나 해봤어.

먼저 테스트 환경이야. 이런 식으로 원 객체를 여러 개 만들고 돌아가게 하는 프로그램을 만들었어.

모든 실험들은 변수를 최소화하기 위해 프로젝트를 빌드해서 실행했어.

이건 원들을 만들어서 돌리는 코드야.

오른쪽 클래스가 원 클래스이고, 반지름과 속도를 입력하면 원이 특정 위치에 생성돼서 돌아.

왼쪽은 원들을 만드는 함수이고, for문과 간단한 삼각함수를 사용해서 원들을 배치하는 역할을 해.

여기 보이는 원의 갯수는 약 5만개 정도야.

먼저 커스텀 스레드는 안 쓰고 유니티엔진의 Update 함수만을 이용해서 원들을 돌렸어.

보면 FPS가 약 20정도 나오고, CPU의 한 스레드가 엄청 갈궈지는 걸 볼 수 있어.

다음은 유니티의 Update를 사용하지 않고 커스텀 스레드를 하나 만들어서 원들을 돌렸어.

FPS는 Update문만을 사용한 위 케이스와 비슷한데, 실제로 원의 위치를 계산하는 데 사용된 스레드는 총 하나이기 때문에 그런 것 같아.

다만 차이점이 있다면 이전은 원의 위치 계산과 실제 원의 transform을 바꾸는 작업을 하나의 스레드에서 했는데, 지금은 원의 위치 계산과 원의 trnanform을 바꾸는 스레드가 다르기 때문에 2개의 스레드가 맥스를 찍고 있어.

찾아봤는데, 유니티 자체가 싱글 스레드 기반 게임 제작을 염두해 두고 만들어서 그런지 GameObject의 transform은 유니티 밖의 스레드에서 수정할 수 없더라고.

그래서 최적의 멀티스레딩을 가능하게 하기 위해 부득이 Unity의 메인 스레드가 끝나면 커스텀 스레드들이 활동하고, 커스텀 스레드들의 활동이 끝나면 Unity 스레드가 동작하도록 프로그램을 구성했어.

이 얘긴 여기까지 하고, 원의 위치 계산 스레드를 2개로 늘려볼까?

? 이젠 11프레임이 나오네?

스레드는 총 3개(유니티 1 + 커스텀 2)가 맥스를 찍는데, 프레임은 오히려 낮아졌어.

난 일처리 순서와 효율성을 위하여 왼쪽처럼 각 스레드마다 작업 큐가 있는 게 아니라 오른쪽처럼 하나의 공통 작업 큐에서 먼저 일을 끝낸 스레드가 일을 가져와서 하는 방식으로 시스템을 구성했어, 이때 큐가 하나이기 때문에 작업을 자주 전환하게 되면 락이 자주 걸려서 그만큼 많은 지연이 발생하는 것 같아.

지금까지의 결과로 보면, 단순한 시스템의 멀티스레딩은 득보다 실이 많은 것처럼 보여.

자원을 잠그고 모니터링하는 작업이 멀티스레딩으로 단축한 시간보다 더 많은 시간을 쓰고 있거든.

그러면 그 계산이 엄청 복잡하다면 어떨까?

이번엔 원을 계산하는 클래스에 이제 프레임마다 엄천 복잡한 계산을 100번씩 반복하도록 하는 코드를 추가하고 실험을 다시 해봤어.

먼저 유니티의 Update 문만 썼을 때 결과야.

프레임은 3정도 나오고, 한 스레드만 갈궈지는 걸 볼 수 있어.

이젠 모든 계산을 하나의 커스텀 스레드로 하게끔 해봤어.

이전과 비슷하게 3프레임 정도가 나와.

그럼 이제 커스텀 스레드를 2개로 늘려볼까?

오! 이전보다 약 2배 증가한 7프레임 정도가 나오는 걸 볼 수 있어.

CPU도 2개가 최고를 찍고 있고.

복잡한 계산에서는 멀티스레딩이 유의미한 결과를 가져다주는 것 같아.

내 컴퓨터는 총 6개의 물리 스레드를 가지고 있는 CPU가 탑재되어 있어.

그러면 커스텀 스레드를 6에서 유니티가 쓰는 스레드 1개를 뺀 5개로 설정하면 최적의 결과를 얻을 수 있지 않을까?

오ㅋㅋㅋㅋㅋ 개꿀ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

프레임이 14정도로, 처음의 3에 비해 약 5배정도 늘어났어.

여기서 사용되는 스레드가 5배 늘어났으니깐 이에 비례해서 시간 단축 효과를 얻은 걸 확인할 수 있어.

이렇게 오늘은 간단하게 유니티에서 멀티스레딩이 주는 효과에 대해 실험을 해봤어.

내가 내린 결론은, 단순한 계산만 사용하는 게임은 굳이 멀티스레딩을 적용하지 않아도 되지만, 길찾기나 인공지능 AI가 탑재된 바텀업 시뮬레이션 게임의 경우 멀티스레딩이 유의미한 이득을 가져다줄 수 있을 것이라는 거야.

다음엔 만들고 있는 게임에 대한 글을 가져와볼게. 안녕!

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[로코복실한(dovecreative)]

[익명(112.153)]

GameObject의 transform은 유니티 밖의 스레드에서 수정할 수 없더라고 << 정확히는 메인스레드가 아닌 서브 스레드에서는 유니티에서 제공하는 api(트랜스폼 , 겟컴퍼넌트 , 유니티 코루틴 등)을 전부 사용할 수 없음 몇몇은 디버그로 에러를 뿜어서 쉽게 찾을수 있지만 몇몇은 에러조차 뿜지 않고 그냥 서브스레드가 죽어버림. 대표적으로 Random.range가 있음. 그래서 서브스레드에서 랜덤 쓰려면 System.Random rand = new Random() rand.Next(); 처럼 C#껄로 써줘야함.

[로코복실한(dovecreative)]

ㄹㅇ 안되는게 많은 건 이해하겠는데 서브 스레드에서 오류 생기면 유니티가 그냥 멈춰버려서 디버그가 너무 어려워.. 그래도 다행히 서브 스레드에서 Debug.Log는 작동하더라 ㅋㅋ

[익명(112.153)]

ㅇㅇ 마즘 왜그런지 모르겠어...왜 Debug.Log는 되는건지...
근데 서브스레드 많이쓰면 Debug.Log 썻다가 뭐가 어디서 실행되는지 추적이 안되더라고
https://imgur.com/KrCLPth
내가
전에 task 써서 만든 프로그램인데 돌리면 cpu 저렇게 잡아먹더라

[익명(112.153)]

정확히는 어디서 실행되느냐가 아니라 어느 타이밍에 실행되느냐 ㅋㅋ

[로코복실한(dovecreative)]

와 개이쁘다.. 사실 나도 테스크 5개 넘겨서도 테스트해봤는데 그 이상은 속도도 느려지고 작업도 12스레드중 6스레드만 열심히 하더라고. 저렇게 할 수 있는 방법이 있음?

[익명(219.255)]

대충 구글 갈겨보니까 이런이야기가 있네.

[익명(219.255)]

https://stackoverflow.com/questions/18473412/cannot-use-more-than-half-of-total-available-thread-in-cpu

[로코복실한(dovecreative)]

하이퍼스레딩 치니깐 꽤 많이 나오네 ㄱㅅㄱㅅ

[익명(112.153)]

그냥 Task 썻는데 저렇게 됐음 저 프로젝트가 계산할게 오지게 많아 가지고 메인스레드로만 돌리면 하루 종일 걸림 그래서 걍 냅다 계산 늘어날때마다 스레드 늘렸다가 유니티 수십번 뻑나고... 그래서 걍 태스크 써서 구현했는데 생각외로 저렇게 잘하더라고 나도 써보진 않았는데 찾아보면 unitask 라고 유니티에 맞게 task 쓸수있는 패키지 있으니까 함 써보셈. 지금은 잠시 쉬고있어서 멀티스레드 쓸일 없다보니까 안써보긴 했는데 사람들 말로는 좋다더라

[익명(219.255)]

태스크가 단순히 쓰레드풀을 끌어다 쓰기만 하는게 아니라 뭔가 귀찮은 수면밑 작업을 여러가지 알아서 처리해주는게 있나보네 그 말대로면

[익명(112.153)]

저거 한창 찾을때 제일 좋은게 저 링크에 달린거처럼 Parallel.foreach , 그다음이 task , 그다음이 threadPool 이라고 공부한거같음 task랑 threadpool이나 비슷한데 threadpool보다 task가 더 뒤에 나와서 c#에 맞게 구현한거라고 기억함

[익명(219.255)]

잡시스템이랑 큰 차이 없겠지?

[익명(219.255)]

잡시스템이 내부적으론 쓰레드 풀이랑 태스크로 구현되어있다고 들은거같아서 별 차이 없을줄 알았는데 그런문제가 있구나. 흠... 유니티새끼들 구조 개편하면서 잡시스템 엄청 미뤄줬던걸로 기억하는데

[로코복실한(dovecreative)]

오오 유니티에 이런 기능도 있었네 직접 만들어보는 것도 중요하지만 이런 걸 활용하면 좀더 최적화된 게임을 만들 수 있을 것 같다. 이번 프로젝트 완성하고 배워봐야지

[약은몸에안좋음(dbehdrmscjq1010)]

코딩노예추

[익명(174.223)]

이정도 수준이면 노예는 벗어났지

[aokana(61.77)]

async, await 키워드를 흠

[로코복실한(dovecreative)]

그거 유니티에서 안먹어서 걍 Task로 처리함.