Minecraft 1.21.1, 1.16.5用Ixeris MOD

Ixeris

概要

Ixerisはイベントポーリングを最適化し、クライアントのパフォーマンスを向上させるMODです。

マウスを動かしたときにFPSが目に見えて低下することに気づいたことがあるかもしれません。FPS低下の一部は、カメラを回転させるときにチャンクの可視性の計算など、ゲームが追加で行う処理があるためです。しかし、イベントをポーリングするネイティブコードの非効率性とJNIアップコールのオーバーヘッドにより、本来ならレンダリングに活用できるCPU時間の一部が、不必要にイベントポーリングに費やされています。これはWindowsで最も顕著で、特にマウスのポーリングレートが高い場合に顕著です。

Ixerisは主に2つの対策でこの問題を解決します:

• スレッド化されたイベントポーリング。レンダリングとイベントポーリングを同じスレッドで行う代わりに、Ixerisはイベントポーリングをメインスレッドで行い、レンダリングを別のレンダースレッドに任せます。
• バッファリングされたRaw Input(Windowsのみ)。入力ポーリングに使用する方法を、非効率なGetRawInputData(入力イベントごとに1回の呼び出し)からGetRawInputBufferに切り替え、Raw Inputメッセージをバッチで読み取れるようにします(すべてのイベントで1回の呼び出し)。さらに、この処理をJavaコードで行うことで、JNIアップコールのオーバーヘッドを排除できます。

ベンチマーク

これらのテストは、ワールドが完全に読み込まれ、フレームレートが安定した後に実施されています。

テスト1: ゲーム内

このテストは、マウスがグラブされている(カーソルが非表示の)状態でのパフォーマンスを比較します。このテストはエンティティのいないスーパーフラットワールドで実施されています。

このテストはWindowsで実施されており、IxerisはデフォルトでバッファリングされたRaw Inputを使用してパフォーマンスを向上させます。「Ixeris, Non-buffered」列は、そのオプションを無効にした場合のFPSを示しています。

ポーリングレート - Ixerisなし - Ixeris, Non-buffered - Ixeris, Buffered

8000 Hz - 12 FPS - 83 FPS (6.9x) - 121 FPS (10.1x) 2000 Hz - 76 FPS - 114 FPS (1.50x) - 135 FPS (1.78x) 500 Hz - 134 FPS - 145 FPS (1.08x) - 151 FPS (1.13x)

テスト2: メニュー内

このテストは、マウスがグラブされていない(カーソルが表示されている)状態、たとえばF3+Escのポーズ画面でのパフォーマンスを比較します。この場合、ゲームはRawな相対移動ではなく実際のカーソル位置を把握する必要があるため、Raw Inputは使用されません。ポーリングレートは1000Hzです。

「Idle FPS」列はマウスを動かしていないときのFPSを示し、次の2列はゲームウィンドウ上でマウスを素早く動かしたときのFPSを、それぞれIxerisなしとIxerisありで示しています。このテストはIxerisの初期リリース時に実施されたものであり、それ以降多くの改善が行われていることに注意してください。

Idle FPS - Ixerisなし - Ixerisあり

Windows - 233 FPS - 133 FPS - 165 FPS (1.24x) Linux (X11) - 358 FPS - 320 FPS - 355 FPS (1.11x) Linux (Wayland) - 364 FPS - 289 FPS - 298 FPS (1.03x)

技術的詳細

スレッドセーフティ

現在の状態では、Ixerisはスレッドセーフティを損なうべきではありません。glfwSetCallbackで登録されたコールバックはレンダースレッドで実行されます。メインスレッドで呼び出す必要があるGLFW関数の呼び出しは、他のスレッドで行われた場合、メインスレッドにディスパッチされます。これらの呼び出しは、安全に遅延できる場合はすぐに戻ることもあれば、そうでない場合は呼び出しが完了するまで呼び出し元をブロックすることもあります。

バージョン3.1.0以降、GLFWドキュメントのスレッドセーフティの要件は厳密に守られています。

GLFW状態のキャッシュ

ほとんどのGLFW関数はメインスレッドから呼び出す必要があります。しかし、多くのMODがレンダースレッドからそれらを呼び出す可能性があります。スレッド間通信によるパフォーマンス低下を避けるため、Ixerisは頻繁に使用されるGLFWの状態をキャッシュし、呼び出しをメインスレッドにルーティングすることなく、どのスレッドからでも高速にアクセスできるようにします。キャッシュは安全で、余分なラグを発生させません。

強化されたFPSリミッター

バニラのFPSリミッター(26.1より前)は欠陥があり、スリープにglfwWaitEventsTimeoutを使用しています。しかし、この関数はレンダースレッドから呼び出すことができないため、Ixerisでは最適に動作しません。

IxerisはFPSリミッターをハイブリッド方式で書き直し、正確にスリープし、待機時間が非常に短い場合はスピンウェイトを開始します。

用語集

• メインスレッドとは、ゲームが起動されるスレッドです。ほとんどのGLFW関数はこのスレッドから呼び出す必要があり、イベントポーリングを担当します。
• レンダースレッドは、イベントポーリングを除いて、ゲームが通常行うすべての処理を行います。

これらの2つの用語は、バニラMinecraftでは同義です。