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문제 상황

• 런타임에 std::barrier 에서 "Invariant counter >= 0, possibly caused by preconditions violation” 라는 오류 메세지가 발생
• Microsoft 공식샘플코드의 WindowsAPI 기반의 멀티스레드렌더링을 그대로 사용하는 것이 아닌 C++20의 std::barrier 를 활용해 동작 원리는 동일하되, 구현방식은 변형해보는 과정에서 문제가 발생하였다. </aside>

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문제 원인

• 동기화 객체인 std::barrier 를 메인스레드의 RenderMultiThreaded() 함수에서 지역변수로 사용하던 것이 문제였다.

• 우선 멀티스레드 렌더링개념은

  • 1개의 Main Thread 에서 게임로직과 Commnad Queue 제출을 담당
  • N개의 Worker Thread 들이 병렬적으로 CommnadList 들에 Command 를 Record (기록) 하는 개념이다.

문제의 발생원인 추측

• std::barrier 는 정해진 쓰레드 개수가 barrier 지점에 도달하였을 때 기다리던 쓰레드들이 모두 깨어난다.

• 그러나 문제는 CPU 스케쥴링은 OS가 결정한다는 점이다.

• 즉, 모든 스레드가 한 번에 동시에 일괄적으로 깨어나지는 않는다.

  • 스케쥴링 알고리즘에 따라 Context Switching 을 거쳐야 깨어날 것이다.

• 만약 빠르게 Context Switching 이 일어나지 않아서, 메인스레드가 다른 스레드들이 깨어나기도 전에 Render함수 Scope를 벗어나게 된다면,

• 메인스레드 RenderMultithreaded 함수의 지역변수인 std::barrier 는 유효하지 않게 된다..

• 설령 모든 스레드가 병렬적(Parallel) 으로 돌아간다하더라도 마찬가지로 메인스레드가 다른 스레드가 깨어나기전에 먼저 Render함수 Scope를 벗어나면 문제가 생길 것이다.

• 즉, 다른 스레드들은 유효하지 않은 변수를 참고하여 문제가 발생하게 된다. </aside>

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해결방법

• 현재 구조에서는 동기화 객체 std::barrier 를 절대로 함수 로컬변수로 두면 안된다 </aside>

현재 멀티스레드 렌더링 구조

• 이번에는 동기화 객체인 std::barrier 에서 문제가 생겨났다.