[게임 서버] 1.9 병렬성과 시리얼 병목

이 글은 아래의 책을 자세히 정리한 후, 정리한 글을 GPT에게 요약을 요청하여 작성되었습니다.
게임 서버 프로그래밍 교과서, 배현직 저자

📦 1. 멀티스레딩

👉🏻 9. 병렬성과 시리얼 병목

뮤텍스가 보호하는 영역이 너무 넓으면, 싱글스레딩과 다를 게 없다.

• 병렬성 (parallelism): 여러 CPU가 각 스레드의 작업을 동시에 처리함
• 시리얼 병목 (serial bottleneck): 병렬성이 안 나오고, 특정 부분이 병목이 되어 CPU 하나만 일하는 상황

---

🔢 예시: 소수 구하기 프로그램

소수 구하기 프로그램에서 스레드가 하는 일을 간략히 나타내면 다음과 같다:

1번	2번	3번
lock(num) n = num num++ unlock(num)	IsPrimeNumber(n)	lock(primes) primes.add(n) unlock(primes)

여기서 1번과 3번은 뮤텍스를 사용하므로 동시에 실행 불가.

결국, 병렬성은 2번 (소수 판별) 부분에서만 나오게 된다.

---

💻 CPU가 놀고 있는 상황

극단적인 경우, CPU는 병렬 처리를 해도 다음과 같이 빈 구간이 생긴다:

CPU / 순서	1번	2번	3번
CPU 0	idle!	IsPrimeNumber(n)	idle!
CPU 1	idle!	IsPrimeNumber(n)	idle!
…	idle!	IsPrimeNumber(n)	idle!
CPU n	lock(num)n = num num++ unlock(num)	IsPrimeNumber(n)	lock(primes) primes.add(n) unlock(primes)

결국 2번을 제외하면, 다른 CPU는 쉴 수밖에 없다.

---

📐 암달의 법칙 (Amdahl’s Law)

시리얼 병목이 있는 상황에선, CPU 개수를 늘려도 처리 속도가 그만큼 올라가지 않는다.
→ 병렬로 처리 가능한 부분이 전체 연산에서 차지하는 비율이 중요

---

🧪 Visual Studio로 멀티스레딩 분석

1. 확장 설치

2. 프로그램 실행 후 프로세스 연결

3. 올바른 프로세스 선택

4. 분석 결과: 병목 없음

• ThreadCount = 4로 짰을 때, 실제 스레드 4개 동작 확인
• CPU 사용률이 100%에 가까움
  → 병렬성이 잘 나왔고, 시리얼 병목 없음

5. 병목 상황 만들기: Sleep(1) 삽입

뮤텍스 잠금 영역에 Sleep(1)을 넣고 다시 분석:

• lock() ~ unlock() 사이에 Sleep 발생
• 대기 시간이 25% 수준으로 나타남
  → 시리얼 병목이 생겼다

---

⌛ 디바이스 타임과 CPU 타임

lock(A)
ReadFromDisk(X) // 디스크 접근 (디바이스 타임)
unlock(A)

• ReadFromDisk 같은 디스크 접근은 디바이스 타임(device time) 발생
  → 이때 스레드는 sleep 상태가 됨
  
• CPU 타임은 CPU가 실제로 연산을 수행한 시간
  → 클럭 틱 단위로 측정됨

🔗 디바이스 타임이 임계영역 안에 포함되면, 병렬 처리 효과가 떨어진다.
→ 이 역시 시리얼 병목의 원인이 된다.

GameServer 카테고리 내 다른 글 보러가기