面向对象vs面临数据

面向对象vs面向数据
最近看了OGRE2.0的一个PPT, 触动挺大的其实OGRE一直以来所为人诟病的性能问题, 何偿不也是我们引擎存在的问题虽然很多时候我们都拿OGRE和GameBryo的效率当反面教材, 但是自己也没有做到极致相对于GPU的性能优化来说, CPU的性能优化难得多就好比游戏开发的书籍, 讲API/渲染的多, 讲架构&逻辑的少可能很多人以为, 做引擎开发就是做图形开发, 对于国内的游戏来说好像没错但是如果真正做下来, 资源管理, 场景管理, 动画, 物理, AI, UI, 音效, 脚本, 甚至技能系统等都是非常有深度的这也就是导致了, 很多自研引擎能够把GPU的性能优化得很好, 玩起来却仍然不流畅究其原因, 大多数是对数据的处理存在瓶颈
最早让人觉得"毁三观"的是Battlefield3的一个PPT, 打破了传统基于树/图的场景管理模式15000+的物体, 并行Bruce force的一个线性数组做Culling, 比基于树形结构的管理方式快了3倍, 代码量只有1/5为什么呢? 是因为当前的硬件架构决定了, 大多数的瓶颈是在数据访问上面CPU与内存之间有速度非常快的Cache, 如果数据可以在Cache中直接找到, 会比从内存中Load过来快很多具体快多少呢? 我只能说不是一个数量级的之所以说是"毁三观", 是因为这跟学校教的完全不一样大学里的"数据结构", "算法导论", 拿到当前领域&当前硬件体系结构上, 无疑是有一定误导性的各种所谓的O(n)算法, 都是"brach heavy"的, 会引起非常多的"cache miss"举个例子, 在某些情况下, 二分查找还不如线性遍历来得快再加上各种面向对象理论的洗脑, 完全就走上了一条邪路当然, Battlefield3里还利用了parallel(并行)的思想, 并不仅仅是"cache frieldly"就可以把效率提上去的说了这么多, 其实就是想阐明一句话(OGRE2.0 PPT里的):SIMD, parallel, cache-friendly algorithms are the industry standard today!
当VTune的热点函数看不出什么来, 当GPA的GPU柱状图都很平均, 但是性能仍然不够好, 是不是有些抓狂?想想上面这句话, 也就有了优化的方向!SIMD, Cache friendly

其实大多数做引擎的人都有考虑, 好多人都会说"SSE我很熟"我去, 看看他们写的代码, 连数据结构内存都没对齐, 还好意思说"SSE我很熟"......另外, 尽量把相同类型的数据存放在连续的内存空间里, 并且进行顺序访问如果有需要, 甚至可以使用prefetch指令把数据加载到Cache中去吐槽一句: 喜欢用if-else的程序员都不是好程序员SOA vs AOS

很多时候SOA(struct of array)比AOS(array of struct)是快的, 因为多数情况下我们遍历一个结构体数组, 只是访问其中的一个字段而已SOA与AOS的区别, 就是面向对象与面向数据程序设计的区别之一class vs struct

这才是面向对象与面向数据在语言层面的差异最早认识到class性能会出问题的, 是从N3的代码里. floh有说为什么自己的引擎平台抽象层没有使用抽象类, 是因为虚函数对于主机平面的硬件架构性能很差. 本质上来说, 还是cache miss的问题刚入行时看到有人说, 一开始写程序用struct, 后来用class, 最后还是用struct. 想想这也是从入门->改善设计->改善性能的一个过程吧parallel

现在CPU核越来越多, 甚至手机都4核8核了, 我们游戏已经把双核定义为入门配置了打开任务管理器, 看看CPU占用率, 除一个核跑满, 其它都是闲置的-_-所以, 从引擎架构上, 性能优化必需要做的一步就是并行化一般来说, 可以有两种方式

模块划分: IO一个线程, 渲染一个线程, 物理一个线程, 逻辑一个线程等任务划分: 动画计算, 场景剔除, AI寻路计算, 粒子计算等可以拆分成一个个的小任务, 扔到任务系统(本质上是一个线程池, PS3可以是SPU)里进行计算很多顿卡问题其实就是某些API调用时间过长引起的, 可以放入后台线程调用. 如磁盘IO, Shader编译, DirectX API调用等memory, bandwidth

另一个优化方向, 其实就是尽量减少内存占用一是从数量上减少, 这样数据处理次数就减少了一是从单位占用上, 可以提高内存访问效率再就是内存对齐了, 参考SIMD带宽的考虑, 更多的是GPU端. 如Vertex, Texture的缩小, FrameBuffer的UpSampling, PixelFormat的压缩, UV的运算(影响Cache), Overdraw的减少(Fillrate优化), Shader branch的减少(影响Cache)从ForwardShading到DeferredShading是算法复杂度上的考虑, 从DeferredShading到DeferredLighting就是带宽和灵活性上的考虑了. 现在又出来个TileBasedRendering, 都是因为硬件的变化带来算法/架构上的变化总得来说, 硬件在不断升级换代, 我们头脑也需要升级换代才能跟得上潮流面向对象虽然加快了开发效率,但是并不是对机器友好的. 在性能至上的领域, 不是很适用说到底, 还是人与机器的博弈

2楼miztook1小时前: 很有价值的文章，很多时候cpu的瓶颈被忽视，认为是客户端逻辑的问题，导致后期效率不高无从下手。

1楼hmxp8昨天 21:32

好文，优化真是个无底洞。。。n交了几个Server端的朋友，n对他们长期对每一个Bit压榨的经验很是受用，n他们就是一致推崇原始的线型数组，让一切在预计的范围内n（感觉与主机上的优化相像，一个优化的目标环境设定非常重要，这也是咱们客户端的一个难处）nFrostbite作为一线团队长期积累的结晶，看来没准也是触类旁通，突破思维，Ogre作为一个设计过度的典型， n对比真的很强烈了~

Re: xoyojank8小时前: 回复hmxp8nC语言里的位域是个好东西

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