DOTSとは

Data-Oriented Tech Stack
データ指向アーキテクチャをサポートするUnityの新しい基盤

 なぜDOTSなのか

 従来のアーキテクチャの問題点
GC
大量のGCが発生することでフレームレートが低下することがある

生成されるマシンコードが最適じゃない
CPUのマルチコアを活用できていない
Unityは基本メインスレッドで実行される

キャッシュフレンドリーじゃない
ランダムなオブジェクトがメモリ全体に散在する

コードが抽象化されすぎている
オブジェクト指向の弊害
データがメモリ全体に分散
実際の作業を殆ど行わないオブジェクトやメソッドが多く発生
呼び出しチェーンの複雑化
大きなものを分割することで複雑さを分散させるだけで終わる可能性がある
推測的な作業は結果的に時間の無駄になることが多い

Takase

DOTSの構成要素

Burst
Job System
ECS

Takase

 BurstC#をLLVM IRに変換してLLVMを用いて高速な機械語を出力するコンパイラ

※LLVM：様々な言語に対応したコンパイラ基盤

※IR：LLVMが扱う中間言語
C#のサブセットで記述する
MonoやIL2CPPより最適化されている
一般的なC#コードはコンパイルできない
マネージドオブジェクト(ランタイムやガベージコレクタで管理されているオブジェクト)にアクセスできない
クラスや配列などが使えない

Job Systemといっしょに使う

 マネージドとアンマネージドマネージドメモリ：ランタイムやガベージコレクタで管理されている
メモリの配置がごちゃごちゃしている

アンマネージドメモリ：ランタイムやガベージコレクタで管理されていない
ECSではこっちを利用する
メモリを自分で解放する必要がある
オブジェクトではなくアルゴリズムで生存期間を決める
実行する前に欠陥に気づける

structを使う
classだとマネージドになってしまうため
実装は必ずポインタを扱う

Takase

 Job System並列処理を行うための機能
スレッド間の安全性を確保し、依存関係を管理することが大事
競合を回避する安全機構がある
ワーカースレッドで実行することでBurstコンパイラが使える
そのためにNativeArrayなどアンマネージドなオブジェクトを使わなければならない

そのうえで並列Jobを使うとジョブを分割して複数スレッドで実行できる
バッチに分割

Takase

 ECS(Entity Component System)データ指向アーキテクチャをUnity用に最適化したもの

 Entity・Component・SystemComponent：構造体
Entity：複数のComponentで構成される
System：実際の処理を持つ
各Systemに1フレーム1回呼び出されるOnUpdateメソッドがある
Systemの働き
チャンクを選ぶ
処理する
Jobを発行して並列処理

入力・出力を決める



 アーキタイプ同じComponentのセットを持つEntityはすべて同じアーキタイプで括られる
EntityにComponentを追加したり、削除したりするとEntityは別のアーキタイプに移される

 チャンクEntityとComponentを入れるメモリのブロック
チャンクの配列は常に密
同じアーキタイプを専用のチャンクにまとめればメモリ上にきれいに並ぶ

チャンクの大きさは一定で、満杯ならチャンクが追加される
この形の利点はEntityの効率的なクエリとイテレーションを可能にすること

 BakeサブシーンのゲームオブジェクトからEntityを読み込む処理
ECSではゲームオブジェクトを管理するのにサブシーンを使用する
サブシーンはシーンの中にネストされて、編集されるたびにBakeされる
ランタイムにロードされるのはゲームオブジェクトではなくEntity
直接編集するデータとランタイムで読み込まれるデータが1対1である必要がなくなる
Bake中にデータをいっぱい生成すればランタイムでのコストが減る

Takase

導入検討

静的な要素が多く含まれる場合
- 環境のレンダリングなど
計算負荷の高い挙動を持つ動的要素が多く含まれる場合
推論や保守を簡単にしたいとき
※GPUのボトルネックを解消できるわけじゃない