C++11 멀티스레드 프로그래밍을 위한 Lock-Free shared_ptr와 weak_ptr의 구현

Q: 이 논문에서 정의한 Lock-Free(무잠금)이란 무엇인가?

멀티스레드 환경에서 잠금 메커니즘을 사용하지 않고도 데이터 레이스를 방지하는 알고리즘을 의미한다. 이는 논블로킹 방식을 통해 여러 스레드가 공유 데이터에 동시에 접근할 때 발생할 수 있는 충돌을 해결하고 시스템의 병렬성을 높이는 핵심 기술이다.

Q: Lock-Free shared_ptr와 weak_ptr가 기존 방식 대비 가지는 성능적 이점은 무엇인가?

연구 결과, 제안된 방식은 스레드 간 경쟁이 낮은 상황에서 최대 7424%, 경쟁이 높은 상황에서 최대 3767%의 성능 향상을 보였다. 또한 std::atomic을 이용한 기존 C++11 shared_ptr보다 더 높은 병렬성을 제공하여 고성능 시스템 구현에 유리하다.

구태균; 정내훈

doi:10.7583/JKGS.2021.21.1.55

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자료유형: 학술저널

저자정보: 구태균 (한국산업기술대학교) 정내훈 (한국산업기술대학교)

저널정보: 한국게임학회 한국게임학회 논문지 한국게임학회 논문지 제21권 제1호

발행연도: 2021.2

수록면: 55 - 65 (11page)

DOI: 10.7583/JKGS.2021.21.1.55

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고성능이 요구되는 게임 프로그래밍에서 멀티스레드 프로그래밍은 필수이다. 하지만 널리 사용되는 C++11의 shared_ptr와 weak_ptr는 멀티스레드 환경에서 오작동 및 성능 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 기존의 오작동 방지 방법보다 높은 성능을 가지는 Lock-Free shared_ptr와 weak_ptr를 제안한다. 제안하는 두 객체는 논블로킹 알고리즘을 이용하여 멀티스레드에서의 데이터 레이스를 방지하였으며, 8스레드 환경에서 실험한 결과 스레드 사이의 경쟁이 낮은 상황에서 기존의 방법보다 최대 7424% 향상되었고, 경쟁이 높은 상황에서 최대 3767% 향상된 성능을 보여준다.

#Lock-Free(무잠금) #C++11 shared_ptr(쉐어드 포인터) #C++11 weak_ptr(위크 포인터) #Data race(데이터 레이스)

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