云計(jì)算與游戲的結(jié)合應(yīng)用與發(fā)展探究

李 錚

同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院，上海 200093

1 云計(jì)算與云應(yīng)用

云計(jì)算是近年興起的一種動(dòng)態(tài)資源計(jì)算模式，它描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的IT 服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展而且經(jīng)常是虛擬化的資源。一般來(lái)說(shuō)，云計(jì)算是將軟件和硬件資源作為一種服務(wù)，服務(wù)提供者維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)的運(yùn)作，提供外包硬件、軟件維護(hù)以及支持服務(wù)等，用戶根據(jù)其使用時(shí)數(shù)或使用量來(lái)支付費(fèi)用。

云應(yīng)用是云計(jì)算技術(shù)在應(yīng)用層的體現(xiàn)，是當(dāng)前應(yīng)用程序逐漸轉(zhuǎn)向的一種新形式，并具有云計(jì)算的跨平臺(tái)性、易用性、輕量型的特征。它將云計(jì)算的概念具體的歸結(jié)到了應(yīng)用的使用模式上，用戶即為軟件的使用者，所請(qǐng)求的服務(wù)就是軟件的具體功能。相比宏觀的云計(jì)算概念中的公共云，云應(yīng)用則是具體到了針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用程序的定制私有云。

云應(yīng)用將應(yīng)用程序從傳統(tǒng)的安裝運(yùn)行模式變?yōu)橥ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并操控遠(yuǎn)程服務(wù)器集群，從而完成業(yè)務(wù)邏輯或運(yùn)算任務(wù)的一種“即取即用”應(yīng)用模式。依托于互聯(lián)網(wǎng)連接，程序逐漸轉(zhuǎn)向瘦客戶端(Thin Client)或智能客戶端(Smart Client)的形式, 不但可以幫助用戶降低IT 成本，更能大大提高工作效率。

2 網(wǎng)絡(luò)游戲與云計(jì)算

云計(jì)算是一種依賴于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，需要用戶能夠隨時(shí)的訪問互聯(lián)網(wǎng)以獲取資源。因此對(duì)于需要保持在線狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)游戲而言，是一個(gè)使用云計(jì)算理念的合適平臺(tái)。其實(shí)在早期的大型網(wǎng)絡(luò)游戲中，往往會(huì)為了防止作弊而將部分客戶端邏輯運(yùn)算交由服務(wù)器完成。這是服務(wù)器除了要承擔(dān)數(shù)據(jù)角換和host 功能之外，還需要為客戶端分擔(dān)一部分運(yùn)算。這些運(yùn)算的需求會(huì)隨著玩家的游戲進(jìn)程而動(dòng)態(tài)的提出，然后有服務(wù)器為該玩家提供資源來(lái)完成運(yùn)算并返回結(jié)果，這可以看作云計(jì)算在游戲中應(yīng)用的一個(gè)先例。

隨著網(wǎng)絡(luò)游戲市場(chǎng)的發(fā)展和擴(kuò)張，游戲類型為了滿足不同人群的娛樂需求更為多樣化。以針對(duì)碎片娛樂時(shí)間的游戲模式逐漸興起，這些以網(wǎng)頁(yè)和手機(jī)為平臺(tái)的、更為輕量化網(wǎng)絡(luò)游戲。這類游戲的特點(diǎn)在于其整體的輕量化，不能僅僅是存儲(chǔ)與運(yùn)行開銷的輕量化，也是操作與通信的輕量化。對(duì)于網(wǎng)頁(yè)游戲而言是為了快速加載資源，對(duì)于手機(jī)游戲而言則是為了降低運(yùn)行開銷和資源占用。另一方面，這類游戲往往使用短鏈接-回放式的游戲模式，每當(dāng)用戶進(jìn)行操作時(shí)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行通信發(fā)送操作信息，然后接收服務(wù)器返回的結(jié)果進(jìn)行表現(xiàn)回放。

在這種模式下，本地程序不參與任何的邏輯運(yùn)算，一切的運(yùn)算與信息存儲(chǔ)都在服務(wù)器執(zhí)行，本地只保留最低限度的用戶操作以及顯示、聲音等表現(xiàn)資源，游戲進(jìn)程表現(xiàn)也是根據(jù)服務(wù)器返回的表現(xiàn)腳本來(lái)逐條執(zhí)行的。用戶只需要登陸服務(wù)器提交個(gè)人注冊(cè)信息即可，即便轉(zhuǎn)移到其他的平臺(tái)上，絲毫不影響用戶信息與體驗(yàn)效果。這些特性完全符合云計(jì)算輕量、即取即用等云應(yīng)用的特征，可以說(shuō)是完全采用云計(jì)算模式運(yùn)作的游戲類型。

云計(jì)算除了網(wǎng)絡(luò)游戲本身運(yùn)行所使用以外，在游戲的開發(fā)運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中也逐漸起著更加重要的作用。網(wǎng)絡(luò)游戲在投入運(yùn)營(yíng)之后需要投入大量資金維護(hù)服務(wù)器，而在線玩家所需要消耗的服務(wù)器資源在假日等高峰時(shí)期與日常的空閑期的落差極大。為了避免因?yàn)槎虝杭夥宥?gòu)買服務(wù)器資源的風(fēng)險(xiǎn)，降低投入成本，游戲運(yùn)營(yíng)開始朝云服務(wù)的轉(zhuǎn)變。

如今已經(jīng)開始出現(xiàn)專門為游戲提供云應(yīng)用服務(wù)的提供商，網(wǎng)絡(luò)游戲作為云服務(wù)的用戶，直接向提供商請(qǐng)求服務(wù)器的運(yùn)算、存儲(chǔ)等資源。服務(wù)商的集成大量的資源供多個(gè)用戶使用，用戶可以輕易的租用更多資源，在高峰期提升租借量，需求降低時(shí)便退租。服務(wù)提供者得以將目前無(wú)人租用的資源重新租給其他用戶，讓服務(wù)器資源得到高效率的利用。

3 單機(jī)游戲與云計(jì)算

云計(jì)算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式，著重于資源與服務(wù)的分配運(yùn)營(yíng)，因此在單機(jī)游戲中一直沒有應(yīng)用的空間。但是隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，幾乎所有的游戲設(shè)備都具備了網(wǎng)絡(luò)連接功能，單機(jī)游戲中的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用越來(lái)越多。除此之外，游戲設(shè)備性能的提升也為云計(jì)算思想在單機(jī)游戲開辟了新的應(yīng)用空間。

網(wǎng)絡(luò)連接在單機(jī)游戲中最早的應(yīng)用是在競(jìng)技類游戲中提供多人合作/對(duì)戰(zhàn)功能，其功能僅局限于數(shù)據(jù)通信上也并沒有強(qiáng)制的互聯(lián)網(wǎng)連接需求。隨之出現(xiàn)的游戲社區(qū)功能，將網(wǎng)游中的玩家信息思想引入了單機(jī)游戲中，用戶信息與游戲存檔被儲(chǔ)存在云中，這樣在不同的設(shè)備上游戲時(shí)只需要使用云同步便能讓本地游戲記錄保持最新。同時(shí)也有游戲?yàn)榱朔乐蛊平馀c盜版，將部分核心的邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)移到了云端來(lái)執(zhí)行。這些應(yīng)用便是單機(jī)游戲最早進(jìn)行的云計(jì)算應(yīng)用整合的嘗試，但是其運(yùn)作方式只是將網(wǎng)絡(luò)游戲現(xiàn)有的運(yùn)作模式與單機(jī)游戲的結(jié)合。

直到游戲流服務(wù)概念（Game Streaming Service）的提出，才真正的將單機(jī)游戲完全的和云技術(shù)整合起來(lái)。在這一理念中，所有的游戲運(yùn)算，包括圖像的渲染，都將在云端完成。云端服務(wù)器兼容大部分的用戶運(yùn)行環(huán)境，并與用戶安裝相同的游戲或者用戶自行上傳安裝游戲。游戲的運(yùn)行和托管都有云端處理，游戲運(yùn)行的畫面將被作為流的形式發(fā)送回給用戶，而用戶所需要的只是一個(gè)瀏覽器。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)使得用戶在低配置的機(jī)器上也能運(yùn)行大型的單機(jī)游戲，這將會(huì)對(duì)游戲領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)顛覆性的影響。

除了電腦游戲以外，主機(jī)游戲也引入了具有其特色的云技術(shù)。Sony 在推出PSV 掌機(jī)時(shí)，便加入了將其作為PS3 的操作終端的Remote Play 功能，讓主機(jī)作為云端來(lái)運(yùn)行游戲程序，掌機(jī)作為表現(xiàn)終端顯示游戲圖像與接受用戶操作。在2013 索尼PS Meeting 發(fā)布會(huì)中，索尼正式公開PlayStation 云服務(wù)PS Cloud，讓PSN 中的所有游戲都能夠在云端運(yùn)行，透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將畫面?zhèn)鬏數(shù)絇S4 主機(jī)及其他設(shè)備上。同時(shí)擴(kuò)展了Remote Play 的應(yīng)用，不僅僅是PSV，手機(jī)和平板電腦也可以作為PS4的操作終端與PS4 進(jìn)行無(wú)縫連接打通與一切移動(dòng)設(shè)備的壁壘。

4 未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，為游戲提供云計(jì)算服務(wù)的提供商所提供的均是資源租用服務(wù)，包括服務(wù)器的運(yùn)算與存儲(chǔ)功能。隨著網(wǎng)絡(luò)性能的提升與產(chǎn)業(yè)的成熟，游戲中會(huì)使用的云計(jì)算的地方會(huì)越來(lái)越多。除了核心邏輯運(yùn)算之外，部分大運(yùn)算量的模塊，例如AI 和物理模擬等，也會(huì)利用云計(jì)算來(lái)分擔(dān)本地運(yùn)算壓力。

就如同游戲引擎發(fā)展成熟之后就出現(xiàn)的第三方模塊開發(fā)者一樣，屆時(shí)將出現(xiàn)特定的云計(jì)算服務(wù)甚至是個(gè)人定制服務(wù)。例如專門的云物理加速、云通用計(jì)算分享等服務(wù)將會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)游戲的引用中。如同為游戲引擎購(gòu)買第三方插件一般，開發(fā)者可以向云服務(wù)提供商請(qǐng)求或定制特定的云端運(yùn)算業(yè)務(wù)來(lái)作為游戲的組件來(lái)使用。

在單機(jī)游戲的領(lǐng)域，由于依賴于網(wǎng)絡(luò)連接會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行性能的不確定性，而主機(jī)游戲中相當(dāng)一部分游戲類型都是對(duì)運(yùn)行幀數(shù)等流暢性體驗(yàn)要求相當(dāng)嚴(yán)格，因此運(yùn)行于云端的流式游戲在可預(yù)見的范圍內(nèi)仍無(wú)法取代傳統(tǒng)的本地運(yùn)行模式。但除此以外的對(duì)性能要求不嚴(yán)格的小型休閑類游戲?qū)?huì)成為云游戲模式的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在這種按需游戲（gaming on demand）的云游戲模式下，游戲以視頻流和文件流形式到達(dá)本地，單機(jī)游戲也使用了在線游戲相同的體驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

跨平臺(tái)的設(shè)備無(wú)縫連接在更加成熟后將會(huì)提出統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)，游戲主機(jī)、掌機(jī)、手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端，甚至電視機(jī)都能作為其中的一部分。屆時(shí)不同平臺(tái)和不同品牌的設(shè)備之間的隔閡會(huì)被這個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)所消除，個(gè)人用戶可以利用自己的設(shè)備來(lái)組建私有云。游戲主機(jī)將不再僅僅是游戲設(shè)備，而是作為這個(gè)私人云的核心，和眾多連接在一起的移動(dòng)設(shè)備組成一個(gè)完整的私有娛樂系統(tǒng)。屆時(shí)如果以無(wú)數(shù)的私人娛樂云為基礎(chǔ)，結(jié)合P2P 構(gòu)建出一個(gè)互聯(lián)的公共云來(lái)讓用戶直接共享服務(wù)資源，將會(huì)是游戲云計(jì)算結(jié)合的另一種革新。

[1]Shea, Ryan; Jiangchuan Liu, Edith C.-H. Ngai, Yong Cui (July/August 2013)."Cloud Gaming： Architecture and Performance". IEEE Network： 16-21.

[2]Cloud Gaming " Distribution and monetization strategies to increase revenues from cloud gaming. " Clound Gaming Report，2012.

[3]P.Ross.“Cloud computing’s killer app： Gaming.”IEEE Spectrum，46(3)：14，2009.

[4]Danielson, Krissi.“Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing.”Ebizq.net，2008-03-26.

[5]Gibbon, David."PS3 to allow PC games to run on it". http：//www.digitalspy.com/.Retrieved，2010-04-05.

[6]Farrahi Moghaddam, Fereydoun, et al., Low Carbon Virtual Private Clouds, IEEE Cloud 2011.