云計算與游戲的結合應用與發展探究

李 錚

同濟大學軟件學院，上海 200093

1 云計算與云應用

云計算是近年興起的一種動態資源計算模式，它描述了一種基于互聯網的IT 服務增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展而且經常是虛擬化的資源。一般來說，云計算是將軟件和硬件資源作為一種服務，服務提供者維護基礎設施和平臺的運作，提供外包硬件、軟件維護以及支持服務等，用戶根據其使用時數或使用量來支付費用。

云應用是云計算技術在應用層的體現，是當前應用程序逐漸轉向的一種新形式，并具有云計算的跨平臺性、易用性、輕量型的特征。它將云計算的概念具體的歸結到了應用的使用模式上，用戶即為軟件的使用者，所請求的服務就是軟件的具體功能。相比宏觀的云計算概念中的公共云，云應用則是具體到了針對當前應用程序的定制私有云。

云應用將應用程序從傳統的安裝運行模式變為通過網絡連接并操控遠程服務器集群，從而完成業務邏輯或運算任務的一種“即取即用”應用模式。依托于互聯網連接，程序逐漸轉向瘦客戶端(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 網絡游戲與云計算

云計算是一種依賴于網絡的技術，需要用戶能夠隨時的訪問互聯網以獲取資源。因此對于需要保持在線狀態的網絡游戲而言，是一個使用云計算理念的合適平臺。其實在早期的大型網絡游戲中，往往會為了防止作弊而將部分客戶端邏輯運算交由服務器完成。這是服務器除了要承擔數據角換和host 功能之外，還需要為客戶端分擔一部分運算。這些運算的需求會隨著玩家的游戲進程而動態的提出，然后有服務器為該玩家提供資源來完成運算并返回結果，這可以看作云計算在游戲中應用的一個先例。

隨著網絡游戲市場的發展和擴張，游戲類型為了滿足不同人群的娛樂需求更為多樣化。以針對碎片娛樂時間的游戲模式逐漸興起，這些以網頁和手機為平臺的、更為輕量化網絡游戲。這類游戲的特點在于其整體的輕量化，不能僅僅是存儲與運行開銷的輕量化，也是操作與通信的輕量化。對于網頁游戲而言是為了快速加載資源，對于手機游戲而言則是為了降低運行開銷和資源占用。另一方面，這類游戲往往使用短鏈接-回放式的游戲模式，每當用戶進行操作時對服務器進行通信發送操作信息，然后接收服務器返回的結果進行表現回放。

在這種模式下，本地程序不參與任何的邏輯運算，一切的運算與信息存儲都在服務器執行，本地只保留最低限度的用戶操作以及顯示、聲音等表現資源，游戲進程表現也是根據服務器返回的表現腳本來逐條執行的。用戶只需要登陸服務器提交個人注冊信息即可，即便轉移到其他的平臺上，絲毫不影響用戶信息與體驗效果。這些特性完全符合云計算輕量、即取即用等云應用的特征，可以說是完全采用云計算模式運作的游戲類型。

云計算除了網絡游戲本身運行所使用以外，在游戲的開發運營的過程中也逐漸起著更加重要的作用。網絡游戲在投入運營之后需要投入大量資金維護服務器，而在線玩家所需要消耗的服務器資源在假日等高峰時期與日常的空閑期的落差極大。為了避免因為短暫尖峰而購買服務器資源的風險，降低投入成本，游戲運營開始朝云服務的轉變。

如今已經開始出現專門為游戲提供云應用服務的提供商，網絡游戲作為云服務的用戶，直接向提供商請求服務器的運算、存儲等資源。服務商的集成大量的資源供多個用戶使用，用戶可以輕易的租用更多資源，在高峰期提升租借量，需求降低時便退租。服務提供者得以將目前無人租用的資源重新租給其他用戶，讓服務器資源得到高效率的利用。

3 單機游戲與云計算

云計算是一種基于網絡的計算模式，著重于資源與服務的分配運營，因此在單機游戲中一直沒有應用的空間。但是隨著網絡的普及，幾乎所有的游戲設備都具備了網絡連接功能，單機游戲中的聯網運用越來越多。除此之外，游戲設備性能的提升也為云計算思想在單機游戲開辟了新的應用空間。

網絡連接在單機游戲中最早的應用是在競技類游戲中提供多人合作/對戰功能，其功能僅局限于數據通信上也并沒有強制的互聯網連接需求。隨之出現的游戲社區功能，將網游中的玩家信息思想引入了單機游戲中，用戶信息與游戲存檔被儲存在云中，這樣在不同的設備上游戲時只需要使用云同步便能讓本地游戲記錄保持最新。同時也有游戲為了防止破解與盜版，將部分核心的邏輯運算轉移到了云端來執行。這些應用便是單機游戲最早進行的云計算應用整合的嘗試，但是其運作方式只是將網絡游戲現有的運作模式與單機游戲的結合。

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

除了電腦游戲以外，主機游戲也引入了具有其特色的云技術。Sony 在推出PSV 掌機時，便加入了將其作為PS3 的操作終端的Remote Play 功能，讓主機作為云端來運行游戲程序，掌機作為表現終端顯示游戲圖像與接受用戶操作。在2013 索尼PS Meeting 發布會中，索尼正式公開PlayStation 云服務PS Cloud，讓PSN 中的所有游戲都能夠在云端運行，透過網絡將畫面傳輸到PS4 主機及其他設備上。同時擴展了Remote Play 的應用，不僅僅是PSV，手機和平板電腦也可以作為PS4的操作終端與PS4 進行無縫連接打通與一切移動設備的壁壘。

4 未來的發展趨勢

目前，為游戲提供云計算服務的提供商所提供的均是資源租用服務，包括服務器的運算與存儲功能。隨著網絡性能的提升與產業的成熟，游戲中會使用的云計算的地方會越來越多。除了核心邏輯運算之外，部分大運算量的模塊，例如AI 和物理模擬等，也會利用云計算來分擔本地運算壓力。

就如同游戲引擎發展成熟之后就出現的第三方模塊開發者一樣，屆時將出現特定的云計算服務甚至是個人定制服務。例如專門的云物理加速、云通用計算分享等服務將會陸續出現在網絡游戲的引用中。如同為游戲引擎購買第三方插件一般，開發者可以向云服務提供商請求或定制特定的云端運算業務來作為游戲的組件來使用。

在單機游戲的領域，由于依賴于網絡連接會導致運行性能的不確定性，而主機游戲中相當一部分游戲類型都是對運行幀數等流暢性體驗要求相當嚴格，因此運行于云端的流式游戲在可預見的范圍內仍無法取代傳統的本地運行模式。但除此以外的對性能要求不嚴格的小型休閑類游戲將會成為云游戲模式的主要應用領域。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本地，單機游戲也使用了在線游戲相同的體驗模式。

跨平臺的設備無縫連接在更加成熟后將會提出統一化的標準，游戲主機、掌機、手機和平板電腦等移動終端，甚至電視機都能作為其中的一部分。屆時不同平臺和不同品牌的設備之間的隔閡會被這個統一標準所消除，個人用戶可以利用自己的設備來組建私有云。游戲主機將不再僅僅是游戲設備，而是作為這個私人云的核心，和眾多連接在一起的移動設備組成一個完整的私有娛樂系統。屆時如果以無數的私人娛樂云為基礎，結合P2P 構建出一個互聯的公共云來讓用戶直接共享服務資源，將會是游戲云計算結合的另一種革新。

[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.