Garbage Collection Architecture

프레임 드랍(Hitch) 스파이크를 방어하는 게임 최적화

언어 런타임 차원에서의 전형적인 Stop-The-World 방식 GC 풀 프로세스는 메인스레드를 장기간 멈추게 하므로 게임 루프에서 심각한 시각적 버벅임(Frame Hitch)을 유발합니다.

Zephyr의 GC(가리비지 컬렉터)는 게임 엔진 특화 구조를 띄고 있어 세대별(Generational) 레이아웃과 함께 목표 데드라인 내에서만 작동하는 분절형, 증분식(Incremental) 파이프라인으로 구축되었습니다.

힙 공간 세대 분리 (Generations)

🌱 Nursery (Young)

모든 스크립트 객체가 최초 할당되는 영역입니다. 빈도가 높은 가벼운 `Young GC`를 통해 수명이 짧은 데드 레퍼런스를 신속하게 폐기합니다.

🌳 Old Generation

일정 크기의 GC 사이클 이상 살아남은 객체들이 진급(Tenured)하여 영구적으로 상주하는 영역입니다. 무거운 구역이므로 평소에는 스윕을 회피합니다.

🔗 Write Barrier & Card Table

C++ 코어 런타임의 최적화 구조로, Old 객체가 Young 객체를 가리키는 변형(Mutation) 포인터 연결을 추적하여 GC 스캔 속도를 획기적으로 가속합니다.

호스트(C++) GC 매뉴얼 제어

매 엔진 메인 루프 프레임 업데이트마다 일정 마이크로초(µs)의 GC 비용 예산(Budget)을 제공하여 GC 작업을 증분식으로 진행(Step)하게 둘 수 있습니다.

cpp

rt.advance_tick();

// 이번 프레임(Tick)에서는 가비지컬렉터에 최대 1,000 µs (1ms) 예산만 할당
rt.gc_step(1000);

만약 스테이지 간의 이동처럼 씬(Scene) 전환 작업으로 인해 로딩 스크린이 표시되어 로드율이 비는 시점이 생기거나 대량의 찌꺼기 메모리를 강제로 일괄 환수해야 할 경우, 풀 스윕(Stop-The-World Full GC)을 곧바로 발생시킵니다.

cpp

rt.advance_scene();

// 전면 스윕을 통한 수거로 쾌적화
rt.collect_garbage(); 
// 또는 비교적 가벼운 Young 전용 수집
// rt.collect_young();

디버깅 및 분석 툴 내장

추가적으로, C++ 엔진 통신 API 중 하나인 rt.start_gc_trace() 및 rt.get_gc_trace_json() 를 통해 프로파일링 캡처링를 유도할 수 있습니다. 런타임 환경의 GC Pause Length 히스토그램 내역(p50/p95/p99) 등을 JSON으로 뽑아내 게임 최적화 측정기로 분석(크롬 Trace 포맷 연동)하여 메모리 부하 지점(Bottlenecks)을 사전에 발본색원할 수 있습니다.

Garbage Collection Architecture ​