Interpretation of the four major game architectures

ゲーム業界は、Alibaba Cloud が最も早く注目した業界の 1 つです。近年、ゲーム業界とクラウドコンピューティング製品技術の変化は日進月歩で進んでいます。業界ビジネスの変化、技術アーキテクチャの進化、Alibaba Cloud 製品の反復的な進化に伴い、さまざまなゲームおよびビジネスシナリオにおける全体的な製品技術選定も多様化しています。本記事では、Alibaba Cloud エラスティックコンピューティング製品のゲーム業界における実践経験に焦点を当てます。

01 ゲーム業界シナリオの紹介

現在、ゲーム業界のさまざまなシナリオは業界の発展と密接に関連しています。電子ゲームの発展を簡単に振り返ると、1980 年代の白黒コンソール、1990 年代の PC スタンドアロンゲーム、2000 年代初期のインターネット発展に伴い人気となったオンラインゲームがあります。2010 年以降、モバイルデバイスの段階的な普及に伴い、中国ではモバイルゲームが台頭しました。

ゲーム端末による主な分類は、コンソールゲーム（主に 3A ゲーム）、PC ゲーム、モバイルゲーム、Web ゲームです。現在、クロスプラットフォーム、マルチターミナル、クラウドゲーミングへのトレンドがあります。

ゲームカテゴリの違いには多くの次元があります。RPG（ロールプレイング）、MOBA（対戦）、FPS（シューティング）、カジュアル、カード、チェス、SLG（戦略）などです。現在、複数カテゴリの融合とゲームプレイの多様化というトレンドがあります。

近年、国内のゲーム中毒対策や版号（発行許可）などの要因により、ゲーム業界ではより多くの高品質なゲームが海外市場に展開しています。グローバル化および地域化により、全体的なストックユーザーの成長は鈍化しています。長期運用、精緻運用、プライベートコミュニティ運営などの施策も静かに変化しています。

02 ゲーム業界の技術アーキテクチャ紹介

異なるビジネスシナリオの技術アーキテクチャはそれぞれ異なります。たとえば、対戦ゲームとカードゲームのコンピューティング要件は異なり、クラウドゲームと一般のオンラインゲームのアーキテクチャも異なります。ここでは、現在一般的な 4 つのシナリオ、すなわちゲームサーバおよびゲームプラットフォーム、ビッグデータ、クラウドゲーミングからアーキテクチャを簡単に紹介します。

1. ゲームサーバアーキテクチャと製品実践

ビジネスシナリオ

ゲームサーバは、ゲーム種類の観点から見ると、RPG、FPS、MOBA、SLG、チェス、カジュアルなどがあります。ゲームプラットフォームの観点から見ると、主にコンソール、モバイル、PC などがあります。ビジネス配信の観点から見ると、グローバル、国内、海外向けのデプロイがあり、デプロイメントアーキテクチャの観点から見ると、集中デプロイとゾーン分割デプロイがあります。技術アーキテクチャの観点から見ると、ゲーム業界にも段階的な階層化とデカップリングのトレンドがありますが、インターネットアプリケーションと比較すると一定の独自性があります。

技術的特徴

ゲームの強いインタラクティブ性により、ゲームの技術アーキテクチャは他のインターネットアプリケーションと比較して一定の独自性があります。ゲームはセッション接続、すなわちクライアントからサーバへの持続接続を維持する必要があり、クライアントでのプレイヤーの操作や行為をタイムリーにフィードバックし、同じゲームまたはルーム内の他のプレイヤーにプッシュします。そのため、ゲームは一般にネットワーク品質に対して敏感で、ネットワーク品質の低下は持続接続の切断や再接続を引き起こし、プレイヤーのドロップにつながります。ゲームはまた会話状態を維持する必要があり、サーバはプレイヤーのエンティティのレプリカを保持します。プレイヤーが操作を実行すると、次の通信データは前の通信データに依存します。これも一部の MMO（マルチプレイヤーオンライン）大規模ゲームでネットワークスループット性能が高く要求される理由の 1 つです。また、FPS や MOBA などのマルチプレイヤー対戦ゲームは、よりインタラクティブ性が高く、ネットワーク遅延に対する許容度が低く、低遅延が求められます。

ゲームはプレイヤーの操作と結果を比較的高い密度で記録する必要があるため、頻繁なデータ書き込みという特徴があり、このようなシナリオでは強力な I/O パフォーマンスが必要です。ゲームの強いインタラクティブ性と低遅延の特徴により、その技術アーキテクチャもインターネットアプリケーションとは異なります。段階的な階層化とデカップリングを進めつつ、ゲームプレイヤーのインタラクション効果を保障する必要があり、同時に基盤サーバのコンピューティングパワーにも依存します。

これらはゲームシナリオの共通特徴です。持続接続によるセッション維持、状態保持、低遅延ネットワーク、高 I/O スループット、高いコンピューティングパワー。

デプロイメント方案

ゲームのデプロイメントアーキテクチャは、ゲームビジネスの特性とゲームサービスを開発するための運用ニーズに基づきます。分割サービスとリージョン全体サービスのビジネスロジックがあり、アーキテクチャ上の最大の違いはデータが 1 セットかどうかです。デプロイ方法の観点から見ると、主に集中デプロイと分割デプロイがあります。

集中デプロイとは、ゲームプレイヤーがどこにいるかに関係なく、ゲームサービスを単一のリージョンに集中させる方式で、ネットワーク遅延に対する要件が比較的低いゲームタイプに適しています。たとえばカジュアルゲームなどです。分割デプロイとは、ゲームプレイヤーの地理的分布に基づいて複数のリージョンにゲームサーバをデプロイし、最寄りのゲームサーバにアクセスできるようにする方式です。MOBA や FPS など、ネットワーク遅延に対する要件が高いゲームタイプに適しています。

代表的なアーキテクチャ

I. MMORPG ゲームアーキテクチャの紹介

MMO クラスは高い同時実行性を持ち、大量のプレイヤーが同時発生させる高いコンピューティング負荷は、サーバに極めて高いコンピューティングパワーと安定性を要求します。同時に、MMO ゲームは強力な PVE または PVP 特性を持ち、ネットワーク遅延に対する許容度が低いという特徴があります。

ゲートウェイサーバはすべてのネットワークデータパケットの転送を担当し、通常ネットワーク負荷が集中するポイントに位置し、ネットワークスループットに対する高い要求があります。各ゲームゾーンは高いプレイヤー数を抱え、ロジックサーバは通常シーンマップごとに分割され、ゾーニングによりスケールを実現できます。

データセンターサーバはプレイヤーデータのレプリカをキャッシュし、データベースに非同期で書き込むことで、プレイヤークライアントが迅速にデータを取得・書き込みできるようにします。高い可用性が要求され、アプリケーション層と連携してデータフォールトトレランス機構を実装する必要があります。

ログサーバはリージョン内のすべてのビジネスアクティビティのログ収集・処理の負荷を担い、ディスク書き込み性能に対する要求が高く、通常は複数サーバのグルーピングにより実装されます。

エラスティックコンピューティング製品の推奨事項：

(1) MMO ゲームサーバは高いパフォーマンスと安定性が求められます。最新の第 7 世代 ECS インスタンスの使用を推奨します。実際のニーズに応じて、c コンピューティング型（CPU/メモリ比率 1:2）/ g 汎用型（1:4）/ r メモリ型（1:8）を選択してください。Intel Ice Lake 2.9 GHz 基本周波数、3.5 GHz ターボ周波数は超高パフォーマンスを提供し、ゲーム体験をより良く最適化できます。

(2) 非同期ストレージやログサーバなど高いディスク読み書き性能が求められるシナリオでは、ビジネスパフォーマンスのニーズに応じてクラウド上の ESSD PL 0/1/2/3 の使用を推奨し、ディスクの読み書きボトルネックを回避します。

(3) ゲームの日常バージョン更新では、各リージョン間のイメージ迅速複製が必要です。ESSD スナップショットのリモートレプリケーション機能に基づき、イメージ複製の効率を向上できます。

(4) 分区型や分散型サービスなどのシナリオでは、迅速なサーバ開設とローリングが求められることが多く、CADT Cloud Architect Design Tools、ESS Auto Scaling、OOS CloudOps Orchestration Service、ROS Resource Orchestration Service などのクラウド運用保守ツールを製品と組み合わせて使用することで、クラウド運用保守効率が向上します。

II. FPS/MOBA ゲームアーキテクチャの紹介

MOBA ゲームは主に PVP システム、PVE システム、ゲームプラットフォームなどいくつかの主要部分で構成されます。PVP 対戦は FPS/MOBA ゲームの核心です。

PVP、PVE、およびゲームプラットフォーム機能は同一 VPC 内にデプロイされ、ゲームエリアを形成します。対戦サーバはリージョンをまたいで個別にデプロイされることが一般的です。

ゲームクライアントはまずログインサーバにアクセスし、ログイン認証や課金などのゲームプラットフォームロジックを完了します。シングルポイント障害を回避するため、ゲームプラットフォームサービスには高可用性ソリューションが求められることが多く、クラウド上の高可用性ソリューションと便利な運用保守ツールを活用することで、ビジネスの高可用性要件を満たせます。

FPS/MOBA 対戦ゲームは遅延に対して極めて敏感です。対戦ゲームでゲーマーがキャラクターを操作し、マップ上をゆっくりと移動し、激しい銃撃戦が繰り広げられる様子を想像してください。各弾丸は時間と空間のベクトル計算であり、その計算はメインプロセスで完了する必要があります。ルーム内のプレイヤー数が増加するにつれて、コンピューティングパワーの需要は指数関数的に増大します。5v5 のルームと 100 人規模のバトルロイヤルルームでは、コンピューティングパワーへの要求が全く異なります。

このような再計算負荷の高いシナリオでは、Alibaba Cloud の第 7 世代高クロックインスタンスまたは第 7 世代インスタンスを使用し、より高いシングルコアパフォーマンスで優れた対戦効果を実現することを推奨します。

対戦ルーム型ゲームは、ビジネス自体のピーク・谷特性とクラウド上のリソース使用の柔軟性により、全体的なリソース使用コストをより良く最適化できることが多くなっています。Alibaba Cloud Elastic Compute は、通常のオンデマンドインスタンス、月額・年額サブスクリプションインスタンス、Savings Plan やリザーブドインスタンスによるオンデマンドインスタンスリソースの相殺など、非常に柔軟な決済方法を提供します。これにより、リソースを柔軟に使用しながら、より良いコストを実現できます。

さらに、開発・運用保守の効率をさらに解放するため、現在の一部のゲームではコンテナ技術アーキテクチャも採用されています。Alibaba Cloud の ACK と ECS/ECI エラスティックコンテナインスタンスを組み合わせることで、基礎リソースの柔軟性と伸縮性をさらに解放します。

2. ゲームプラットフォーム

ビジネスシナリオ

ゲームプラットフォーム（FPS や MOBA に限定しない）が提供する主なサービスには、公式ウェブサイト、カスタマーサービス、登録、ログイン、チャージ、交換、モール、プッシュ、お知らせ、コミュニティ、SDK、メール、SMS などのパブリックサービスがあります。また、コンテンツレビュー、録画、弾幕、トランスコーディング、編集、RTC などのビジネスに必要な基礎サービス、および運用保守モニタリング、パブリッシングプラットフォーム、テストプラットフォームなどのプラットフォームサービスも含まれます。

この部分は一般的なインターネット技術アーキテクチャに近く、サービス粒度のデカップリング、アクセス → ゲートウェイ → アプリケーション → データベースの構造です。

技術的特徴

ここでは安定性向上のために高可用性インフラを構築する必要があり、ビジネスの緊急時には一定の弾力性が求められます。ゲームサービスと比較して、コンテナ化がより普及しており、エラスティックコンテナインスタンスなどのクラウドベースのソリューションにより、トラフィックのピークシナリオに容易に対応できます。録画シナリオでは、リアルタイム性が高い場合、GPU 機能をベースに構築されることが多く、Alibaba Cloud は vGPU/cGPU 機能も提供し、GPU の柔軟性を解放します。

3. ビッグデータアーキテクチャと製品実践

ビジネスシナリオ

ゲームの全ライフサイクルにわたるビジネスパフォーマンス、ユーザー維持率、ビジネス転換率、ゲームプレイ戦略を含むすべてが、ゲームメーカーが密接に注目するビジネスサポートデータです。

ビッグデータは現在のゲームビジネス運用とゲーム運営の主要な技術手段であり、主にプラットフォームデータ運用、ゲームデータ分析、広告転換分析、セキュリティ運用分析などの中核ゲーム運営シナリオを対象としています。異なるシナリオはリアルタイム性能に対する要件が異なります。リアルタイムクエリと検索は、通常ビジネス分析、顧客獲得、プレイヤーモニタリング、オンラインシナリオに関わり、オフラインレポートはプレイヤー行動分析、ユーザーポートレート、特徴マイニングなどのシナリオです。

全体的に見ると、リアルタイムビジネスはより多くのビジネスクエリ型とシンプルな計算型のタスクです。たとえば購入量転換率の分析などです。オフラインタスクは基本的に分析と予測タスクで、たとえばゲームプレイ分析などです。

アーキテクチャの特徴

技術アーキテクチャの観点から見ると、オープンソースコミュニティの技術スタックの豊富さにより、ビッグデータの具体的な技術選択肢は多岐にわたります。全体として、ストレージとコンピューティングの統合からストレージとコンピューティングの分離へと、データウェアハウス、データレイク、さらにはレイクハウス統合などの概念が登場してきました。

データアーキテクチャのプロセスから見ると、データソース → データ収集、伝送 → データ計算、ストレージ → データアプリケーションのフローに沿って、選択可能な技術ソリューションも状況に応じて調整する必要があります。

デプロイメントアーキテクチャの観点から見ると、異なるゲーム企業はデータ構築の段階が異なり、選択肢も異なります。完全自社構築、クラウドベースの自社構築ビッグデータ、クラウドベースのホスティング、クラウド上のより成熟したプロダクトと技術を使用して全体的なビッグデータ機能セットを充実させるなどです。後者はますます多くの顧客の選択肢となっています。

クラウドベースのビッグデータソリューションを例に取ると、リアルタイムコンピューティング部分では SLS 収集と ApsaraMQ for Kafka データゲートウェイチャネルを選択し、Flink でデータ計算を行い、Elasticsearch や ClickHouse でデータ分析を行い、ADB と QuickBI でデータアプリケーションのデモンストレーションを行います。オフラインソリューションでは、OSS でコールドデータストレージを使用し、Spark、Hive、HDFS などのコンポーネントでデータ計算とストレージを行い、ClickHouse で集約分析を行い、DataWorks でデータアプリケーションを実装します。

製品選定

コンピューティングとストレージプロダクトの具体的な選定は、主に異なるビジネス特性とビッグデータアプリケーションの特性に基づき、データ容量、IOPS、スループット、読み書き特性、コストパフォーマンスを基準に選択します。

たとえば、前述のリアルタイムコンピューティング/ニアリアルタイムコンピューティングのシナリオでは、Flink は高性能・低遅延の特性を持ち、コンピューティング集約型で高いネットワークパフォーマンスが求められるシナリオです。第 7 世代 ECS インスタンスまたは第 6 世代強化インスタンスの選択を推奨します。HDFS が大容量ストレージと高スループットを必要とする場合、D2S ストレージローカルディスクインスタンスなどの D シリーズローカルディスクインスタンスを推奨します。Remote Shuffle Service など複数処理結果があり、大量の結合計算など読み書き処理が頻繁なシナリオでは、コンピューティング、ネットワーク、ストレージパフォーマンス、総合コストを総合的に考慮して、汎用インスタンス（第 7 世代 ECS インスタンスなど）または i シリーズローカルディスクインスタンスを選択する必要があります。したがって、最終的なクラウド上のリソース選定では、前期のパフォーマンス要件を満たす段階で、ネットワーク経由のデータ転送コスト（クラウドディスク）が高いか、ローカルリソースを使用した計算コスト（ローカルディスク）が高いかを評価する必要があります。異なるモデルとレベルの選択は異なります。

メモリ処理（コスト最高、パフォーマンス最良、ストレージ容量最小）から、SSD ローカルディスク、HDD ローカルディスク、ESSD クラウドディスク、OSS オブジェクトストレージ（コスト最良、パフォーマンス並、ストレージ容量最大）へと、段階的な階層化とデカップリングはもう 1 つのメリットをもたらします。クラウド上の弾力性を十分に解放し、より軽量なエラスティックコンピューティングプロダクト（SPOT プリエンプティブインスタンスモードや ECI コンテナインスタンスなど）を使用してビッグデータコンピューティングを行うことができ、ビジネスニーズを満たすより良い柔軟性を実現しつつ、より多くのコストを節約できます。

4. クラウドゲームアーキテクチャと製品実践

ビジネスシナリオ

2009 年に OnLive がクラウドゲームの概念と製品を提唱して以来、クラウドゲームは 1 つの技術サイクルを経てきました。特にここ 2 年、ますます多くの企業がクラウドゲームに注目し投資していることがわかります。プラットフォームはストリーミング機能を基盤とし、ビデオストリーミングの形式でゲーム操作を駆動し、ユーザーが低コストでより高品質なゲーム製品を体験できるようにします。また、クラウドゲームの実際のニーズに基づき、PC、モバイル、テレビなどのエンドシナリオもカバーします。

アーキテクチャの特徴

クラウドゲームは主に端末側とクラウド側に分かれます。Windows、iOS、Linux などのオペレーティングシステムベースの端末デバイスには、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、テレビ、VR 一体型デバイスなどがあります。クラウドアーキテクチャは主にゲームアプリケーション層、クラウドゲームプラットフォーム層、IaaS 基礎リソース層を含みます。アプリケーション層には PC ゲーム、モバイルゲーム、VR ゲーム、H5 ゲームなどの各種ゲームアプリケーションが含まれます。プラットフォーム層はクラウドゲームに必要なオペレーションプラットフォーム、サポートプラットフォーム、ストリーミング技術プラットフォームなどを含みます。IaaS 基礎リソース層には基礎ネットワーク、x86 アーキテクチャベースの GPU サーバ、ARM アーキテクチャが含まれます。

製品推奨事項

クラウドゲームの落地は多くの技術的課題も経験してきました。エンドツーエンドの高性能・低遅延を実現するため、ネットワークスケジューリング、ストリーミング命令、コーデック、マルチターミナル SDK 対応は、クラウドゲームシナリオで避けられない技術的課題です。

クラウドコンピューティングの面では、Alibaba Cloud はクラウドレンダリング、ストリーミング、コーデックの問題を解決し、フルラインの GPU 製品を通じてクラウドモバイルゲーム、PC ゲーム、VR、さらにはエンタープライズレベルのビジュアルレンダリングシナリオのニーズに対応します。

まとめると、Alibaba Cloud エラスティックコンピューティングは、クラウド上のストリーミング、エンコーディング高速化、レンダリング高速化などの一連の統合技術により、ゲーム顧客にクラウドゲーマーへのより良いパフォーマンス体験を提供します。Alibaba Cloud のグローバルデータセンターに基づき、クラウドゲーム顧客がより多くのユーザーをカバーできるよう支援します。GPU の多様な製品形態と全体的な弾力的能力を通じて、ゲーム顧客がクラウドゲームビジネスをより迅速かつ柔軟に構築できるよう支援します。

03 実践経験のまとめ

長年の技術蓄積と継続的な運用を通じて、Alibaba Cloud は大規模インフラのクラウドサービスを提供してきました。現在、Alibaba Cloud は世界 26 リージョン 82 ゾーンにデプロイしています。優れた安定したパフォーマンスを通じて、Alibaba Cloud はゲーム顧客のゲームビジネスを効率的かつ安定的に運営し、プレイヤーに極めてスムーズなゲーム体験を提供し、技術的な手段を通じてゲーム顧客のクラウドコスト最適化を継続的に支援しています。

「国内ビジネスとゲームの海外展開も、現段階での主要なトレンドの 1 つであり、多くのゲーム企業が海外展開をビジネスの選択肢から必須オプションへと変えています。」2022 年 3 月、Alibaba Cloud は韓国とタイの 2 つの主要リージョンを開設し、ローカルゲームビジネスによりスムーズで安定したゲーム体験を提供できます。ゲーム顧客の海外展開先のビジネスエリアにおいて、より多くの支援を提供できればと考えています。

もちろん、コンテンツとテクノロジーの 2 つのホットエリアの交差点として、ゲーム業界は急速に変化しており、アーキテクチャもフロントエンドビジネスのニーズに伴い絶えず変化しています。Alibaba Cloud エラスティックコンピューティングは、ゲーム顧客のさまざまなアーキテクチャを対象に、異なるクラウドサーバタイプと決済方法、およびクラウド運用保守ツールキットをリリースし、顧客のコスト削減と効率化を支援しています。

今後、Alibaba Cloud は引き続きゲーム業界に高い関心を寄せ、常に堅牢で安定した便利なインフラを業界に提供し、ゲーム業界の健全な発展を共同で推進していきます。