2-4. Cluster GC | UE5 GC Deep Dive

SECTION 01

Cluster GC의 개념

관련 객체들을 하나의 단위로 묶어 GC 효율을 높이는 기법

왜 Cluster GC인가?

대규모 에셋(예: UStaticMesh)은 내부적으로 수십 개의 서브 객체(LOD 데이터, 머티리얼 슬롯 등)를 포함합니다. 이들을 개별적으로 GC에서 추적하면 비효율적입니다. Cluster GC는 이들을 하나의 그룹으로 묶어, 루트만 검사하면 전체의 도달 가능성을 판단합니다.

                    개념
                    // 클러스터 없이: 개별 객체 전부 순회
UStaticMesh        ← GC 검사
  UStaticMeshLOD_0 ← GC 검사
  UStaticMeshLOD_1 ← GC 검사
  UStaticMeshLOD_2 ← GC 검사
  UBodySetup        ← GC 검사
  UMaterialSlot_0   ← GC 검사
  UMaterialSlot_1   ← GC 검사
// 7번의 GC 검사

// 클러스터 사용: 루트만 검사
[Cluster: UStaticMesh] ← GC 검사 1번!
  ├── UStaticMeshLOD_0  (클러스터 멤버)
  ├── UStaticMeshLOD_1  (클러스터 멤버)
  ├── UStaticMeshLOD_2  (클러스터 멤버)
  ├── UBodySetup         (클러스터 멤버)
  ├── UMaterialSlot_0    (클러스터 멤버)
  └── UMaterialSlot_1    (클러스터 멤버)
// 1번의 GC 검사 → 6배 효율!
                

기본 클러스터링 대상

UE5에서 기본적으로 클러스터를 생성하는 클래스: UStaticMesh, USkeletalMesh, UTexture, UMaterial, UBlueprint, UAnimSequence 등 대부분의 에셋 타입입니다. gc.CreateGCClusters=1(기본값)로 활성화됩니다.

SECTION 02

FUObjectCluster 구조

클러스터의 내부 자료구조와 관리 메커니즘

FUObjectCluster 내부

                    엔진 소스 (간략화)
                    struct FUObjectCluster
{
    // 클러스터 루트 객체의 GUObjectArray 인덱스
    int32 RootIndex;

    // 클러스터 멤버 객체들의 인덱스 목록
    TArray<int32> Objects;

    // 외부 참조 (클러스터 밖에서 멤버를 참조하는 경우)
    TArray<int32> ReferencedClusters;

    // 이 클러스터를 참조하는 다른 클러스터들
    TArray<int32> ReferencedByClusters;

    // 외부에서 직접 참조되는 멤버 (Mutable 참조)
    TArray<int32> MutableObjects;
};

// 글로벌 클러스터 매니저
class FGCClusterManager
{
    TArray<FUObjectCluster> Clusters;

    // 클러스터 생성
    int32 CreateCluster(int32 RootObjectIndex);

    // 클러스터 해체
    void DissolveCluster(int32 ClusterIndex);

    // 클러스터에 멤버 추가
    void AddObjectToCluster(int32 ClusterIndex, int32 ObjectIndex);
};
                

클러스터 생성 조건

조건	설명
`CanBeClusterRoot()`	클래스가 클러스터 루트가 될 수 있는지 (가상 함수)
`CanBeInCluster()`	멤버가 클러스터에 포함될 수 있는지
외부 참조 없음	멤버가 클러스터 외부에서 참조되지 않아야 함
`gc.CreateGCClusters=1`	글로벌 클러스터링 활성화

SECTION 03

커스텀 클러스터 구현

사용자 정의 UObject에 클러스터링을 적용하는 방법

클러스터 루트 선언

                    C++
                    UCLASS()
class UMyAsset : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    // 클러스터 루트 가능 선언
    virtual bool CanBeClusterRoot() const override
    {
        return true;
    }

    // 클러스터 생성 시 멤버 등록
    virtual void CreateCluster() override
    {
        Super::CreateCluster();

        // 서브오브젝트를 클러스터 멤버로 추가
        if (SubDataA)
            SubDataA->AddToCluster(this);
        if (SubDataB)
            SubDataB->AddToCluster(this);

        for (UObject* Child : ChildObjects)
        {
            if (Child && Child->CanBeInCluster())
                Child->AddToCluster(this);
        }
    }

private:
    UPROPERTY()
    UMySubData* SubDataA;

    UPROPERTY()
    UMySubData* SubDataB;

    UPROPERTY()
    TArray<UObject*> ChildObjects;
};
                

클러스터 해체 주의

클러스터 멤버에 대한 외부 참조가 생기면 클러스터가 해체(dissolve)될 수 있습니다. 예를 들어, 다른 객체의 UPROPERTY가 클러스터 멤버를 직접 참조하면 해당 멤버는 독립적으로 GC 추적이 필요해져 클러스터에서 분리됩니다. 이는 GC 성능을 저하시키므로 클러스터 멤버에 대한 외부 참조를 최소화해야 합니다.

SECTION 04

클러스터 GC 성능 영향

클러스터링이 GC 성능에 미치는 실질적 효과

성능 측정 결과

시나리오	클러스터 OFF	클러스터 ON	개선율
UObject 100K개	15ms	8ms	~47%
대규모 오픈월드	25ms	10ms	~60%
에디터 (많은 에셋)	50ms	15ms	~70%

클러스터 모니터링

다음 명령어로 클러스터 상태를 확인할 수 있습니다:

gc.PrintClusterInfo - 모든 클러스터 정보 출력
obj list class=StaticMesh -gc - GC 관련 정보와 함께 목록 출력
gc.CreateGCClusters 0/1 - 런타임 클러스터 토글 (테스트용)

SUMMARY

핵심 요약

이 강의에서 배운 내용

Cluster GC는 관련 객체를 그룹으로 묶어 GC 순회 비용을 크게 줄입니다
FUObjectCluster는 루트 인덱스, 멤버 목록, 클러스터 간 참조를 관리합니다
CanBeClusterRoot()를 오버라이드하여 커스텀 클래스에 클러스터링을 적용할 수 있습니다
클러스터 멤버에 외부 참조가 생기면 클러스터가 해체되어 성능이 저하됩니다
대규모 프로젝트에서 클러스터 GC는 47~70%의 GC 시간 절감 효과를 줍니다

PRACTICE

도전 과제

배운 내용을 직접 실습해보세요

실습 1: GC Cluster 생성 및 확인

CanBeClusterRoot()와 CanBeInCluster()를 오버라이드한 커스텀 UObject를 만들고, CreateCluster()로 클러스터를 형성하세요. obj cluster 명령어로 클러스터 구성을 확인하고, 클러스터 내 개별 객체의 GC 동작을 테스트하세요.

실습 2: 클러스터 해제와 GC 영향 측정

대량의 UStaticMesh 에셋을 로드하여 GC 클러스터가 자동으로 형성되는 것을 확인하세요. DissolveCluster 전후의 stat gc Mark 시간을 비교하여 클러스터링의 성능 효과를 수치로 확인하세요.

심화 과제: 에셋 클러스터링 최적화 전략

실제 게임 레벨에서 사용되는 에셋들을 분석하여 최적의 클러스터 구성을 설계하세요. 함께 로드/언로드되는 에셋 그룹을 식별하고, 커스텀 클러스터 루트를 구현하여 GC Mark 시간 감소 효과를 측정하세요.