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[C++] 경량 패턴, Flyweight Pattern

공유를 통해 많은 수의 소립 객체들을 효과적으로 지원합니다. (GoF의 디자인 패턴 265p) '오래된 숲이 모습을 드러낸다.' 게임에서 흔히 볼 수 있는 설정이다. 일반적으로 이런 장면은 '경량패턴'으로 종종 구현한다. 숲에 들어갈 나무들 나무들이 화면을 가득 채운 빽뺵한 숲을 볼 때, 그래픽스 프로그래머는 1초에 60번씩 GPU에 전달해야 하는 몇백만 개의 폴리곤을 본다. 수천 그루가 넘는 나무마다 각각 수천 폴리곤의 형태로 표현해야 한다. 설사 메모리가 충분하다고 해도, 이런 숲을 그리기 위해서는 전체 데이터를 CPU에서 GPU로 버스를 통해 전달해야 한다. 나무마다 필요한 데이터는 다음과 같다. 줄기, 가지, 잎의 형태를 나타내는 폴리곤 메시 나무 껍질과 잎사귀 텍스처 숲에서의 위치와 방향 각각의..

[C++] 명령 패턴, 커맨드 패턴, Command Pattern

요청 자체를 캡슐화 하는 것입니다. 이를 통해 서로 다른 사용자(client)를 매개변수로 만들고, 요청을 대기시키거나 로깅하며, 되돌릴 수 있는 연산을 지원합니다. (GoF의 디자인 패턴 311p) 명령 패턴은 메서드 호출을 실체화 한 것이다. 실체화는 '실제하는 것으로 만든다'라는 뜻으로, 프로그래밍에서는 무엇인가를 '일급(first-class)'으로 만든다는 뜻으로 통한다. 즉, 어떤 개념을 변수에 저장하거나 함수에 전달할 수 있도록 데이터, 즉 객체로 바꿀 수 있다는 걸 의미한다. 다시 요약한다면 명령 패턴은 함수 호출을 객체로 감싼다는 것이므로 콜백을 객체지향적으로 표현한 것이다. 입력 키 변경 모든 게임에는 버튼이나 키보드등 유저 입력을 읽는 코드가 있고, 이런 코드는 입력을 받아서 의미있는 ..

이상적인 스레드 풀의 적정 크기에 대하여, 스레드 풀 크기 공식, 리틀의 법칙

스레드 풀의 크기를 적절히 설정해야 하는 이유 스레드를 생성하는 것은 비용이 드는 작업이다. 플랫폼마다 오버헤드는 다르지만, 스레드가 생성될 때 요청이 처리되는 지연시간(latency)과 OS에 의한 추가적인 처리 과정에 드는 시간 등 자원이 소모된다. 이러한 스레드 생성 비용을 줄이기 위해 스레드 풀이 필요하다. 스레드 풀에서 미리 생성해둔 스레드를 재사용함으로써 자원 낭비를 막을 수 있기 때문이다. 단, 스레드를 많이 생성해둔다고 그 스레드를 다 사용할 수 있는 것은 아니다. 쓸데없이 스레드를 많이 생성한다면 생성하는 데에 드는 자원과 비용이 낭비된다. 그렇다고 스레드를 부족하게 만들어둔다면 CPU 사용률이 낮아지게 될 것이다. 따라서 스레드 풀의 크기를 적절히 설정하는 것은 매우 중요한 일이다. 하..

CPU 스케줄링(Scheduling) 알고리즘 정리 및 요약 | FCFS, SJF, Round Robin

CPU 스케줄링이란 CPU 이용률을 극대화하기 위해서는 멀티프로그래밍(multiprogramming)이 필요하다. 하지만 만약 CPU core가 하나라면 한 번에 하나의 프로세스만 실행 가능할 것이다. 이때 필요한 것이 CPU 스케줄링이다. 즉, CPU 스케줄링은 언제 어떤 프로세스에 CPU를 할당할지 결정하는 작업이라고 할 수 있다. CPU 스케줄러(CPU Scheduler)와 선점형(Preemptive), 비선점형(non-preemptive) 스케줄링 CPU 스케줄러는 메모리에 있는 프로세스들 중 어떤 프로세스를 실행할지 선택하고 CPU를 할당해주는 역할을 한다. CPU 스케줄러는 프로세스들이 다음과 같은 상황에 있을 때 스케줄링을 결정한다. 실행(running) 상태에서 대기(waiting) 상태로..

멀티 스레드(Thread)의 장점과 문제점

쓰레드(Thread)의 개념 쓰레드는 프로세스를 여러 개로 나눈 조각과 갖다고 설명할 수 있다. 워드를 사용하는 경우를 예로 들자. 워드에서 글자를 입력하는 동안 파일을 주기적으로 자동저장하고, 내용을 프린터에 출력하고 있고, 입력하는 동안 자동으로 맞춤법 검사를 수행한다. 사용자의 입력을 받는 동안 행하는 이 모든 작업들은 각각의 쓰레드에 의해서 이루어진다. 글자를 입력 받는 쓰레드, 파일을 디스크에 저장하는 쓰레드, 출력할 내용을 프린터에 보내는 쓰레드, 입력하는 동안 맞춤법 검사를 수행하는 쓰레드 등이 있다. 즉, 워드라는 큰 프로세스 하나에 여러 개의 쓰레드가 모여있는 것이다. 실제로 프로세스는 하나의 어드레스 공간을 갖고 있고, 모든 응용 프로그램은 메인 응응 프로그램을 위한 하나의 쓰레드를 갖..

스레드 안전(Thread-Safety)란?

멀티 스레드 프로그래밍 멀티스레드 프로그래밍은 하나의 프로세스에서 여러 개의 스레드를 만들어 자원의 생성과 관리의 중복을 최소화하는 것이다. 장점 멀티 프로세스에 비해 메모리 자원소모가 줄어든다. Heap 영역을 통해서 스레드 간의 통신이 가능하기 때문에 프로세스 간의 통신이 간단해진다. 스레드의 컨텍스트 스위칭은 프로세스의 컨텍스트 스위칭보다 훨씬 빠르다. 단점 힙 영역에 있는 자원을 사용할 때 동기화를 해야한다. 동기화를 위해서 락을 과도하게 사용하면 성능 저하가 발생할 수도 있다. 하나의 스레드가 비정상적으로 동작하면 다른 스레드도 영향을 받아 종료하게 될 수도 있다. 스레드 안전 스레드 안전(Thread-Satety)란 멀티 스레드 프로그래밍에서 일반적으로 어떤 함수나 변수, 혹은 객체가 여러 스..

모듈과 컴포넌트의 차이점

모듈이란? 모듈이란 비슷하거나 연관성 있는 것들로 이루어진 메소드나 클래스의 집합이다. 자동차로 예를 들자면 엔진을 이루고 있는 구성품들의 집합을 엔진이라고 하고 엔진을 모듈이라고 할 수 있다. 여기서 구성품들은 클래스나 메소드들을 가르킨다. 결론은 재사용이 가능한 코드의 모음이라고 보면 된다. 모듈은 코드의 재사용 및 유지보수를 쉽게 해줘서 프로그램을 만들 때 모듈화하여 만들고 있다. 컴포넌트란? 기능의 최소 단위다. 프로그램을 만들때 재사용하기 위해서 모듈화하여 사용한다고 하였다. 재사용하기 위해선 독립적인 기능을 가져야하지만 독립적으로 개발하여도 모듈간의 호환이 되지 않는 경우가 있어 소프트웨어의 재사용이 어려워지게 된다. 그런 문제를 해결하기 위한 방법이 컴포넌트이고 컴포넌트는 소프트웨어의 재사용..

데드 레커닝 - 온라인 게임의 이동처리 기법

현재 3D 온라인 게임 프로젝트에서 게임서버를 제작하면서 미처 예상하지 못한 부분에서 많은 문제들이 있다 그 중 캐릭터의 이동처리 부분이고 해결해 나가면서 큰 도움이 되고 있다. 사용자가 키보드를 이용한 방향키 입력으로 이동 패킷을 서버에 보내주고 그것을 서버에서는 브로드캐스트로 뿌려주는 가장 기본적이고 간단한 방법이 있지만 60프레임으로 돌아가는 게임이라고 한다면 1초에 60번이나 이동에 대한 패킷을 보내고 받게 됨으로 엄청난 서버 부하를 가져오게 된다. 이를 해결하기 위해선 기존 상태를 계속 유지하고 있다면 일정한 규칙을 가진 행동을 반복하고 있을테니 패킷을 보내지 않고 같은 처리를 계속 하도록 하고, 상태의 변화가 있을때만 패킷을 보내서 상태변화를 알리게 되면 서버는 이를 브로드캐스트하여 다른 클라..

Select 모델

Select 모델은 select() 함수가 핵심 역할을 한다는 뜻에서 붙인 이름이다. Select 모델을 사용하면 소켓 모드(블로킹, 넌블로킹)에 관계없이 여러 소켓을 한 스레드로 처리할 수 있다. Select 모델의 동작 원리 Select 모델을 사용하면 소켓 함수 호출이 성공할 수 있는 시점을 미리 알 수 있다. 따라서 소켓 함수 호출 시 조건이 만족되지 않아 생기는 문제를 해결할 수 있다. 소켓 모드에 따른 Select 모델의 사용 효과는 다음과 같다. 블로킹 소켓(blocking socket): 소켓 함수 호출 시 조건이 만족되지 않아 블로킹되는 상황을 막을 수 있다. 넌블로킹 소켓(nonblocking socket): 소켓 함수 호출 시 조건이 만족되지 않아 나중에 다시 호출해야하는 상황을 막을..

Reliable Data Transfer RDT란?

RDT는 신뢰성 있는 데이터 교환을 의미한다. 즉 송/수신하는 데이터가 오류 없이 온전히 전송되는 것을 뜻한다. Transport Layer(전송계층)에서는 신뢰성 있는 데이터 교환을 하고 싶어 하지만, 하위 레이어들에서는 신뢰성을 보장할 수 없기 때문에 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 Transport Layer에서 RDT 프로토콜을 이용할 수 있다. 아래는 RDT 프로토콜을 이용해 데이터를 송/수신하는 예시이다. 송신 측 상위 레이어에서 보내려는 데이터가 있다면 rdt_send()를 호출해 데이터를 RDT 프로토콜로 전송한다. RDT 프로토콜에서 신뢰할 수 없는 채널인 하위 레이어로 보낼 때 udt_send()를 호출해 패킷을 전송한다. 수신 측 하위 레이어에서 받은 패킷이 있다면 rdt..