ゲーム開発経験の概要: 分散アーキテクチャ、データベース、プロセス設計

ゲームをレーシングカーと考えると、ゲーム開発はエンジンとして重要な役割を果たし、プロット、レベル、リアルタイムのソーシャルコミュニケーション、バージョン更新、互換性、パフォーマンス、およびプレイヤーが認識するその他の問題を制御します。一方、運転とメンテナンスは、車の生死を決める安全ブレーキとして機能します。クライアントゲーム、ウェブゲーム、モバイルゲームを問わず、ラグ、ダウンタイム、DDoS 攻撃に耐えられるかどうかは、運用と保守のサポートなしには実現できません。しかし、開発者は、コアゲームプレイの突破、運用と保守の品質の確保、悪意のある攻撃への抵抗において、多くの課題に直面することがよくあります。

Tencent Cloud は、自社のビジネスと膨大なユーザーをベースに、ヒットゲームを生み出すための一連の包括的なソリューションを模索してきました。 1月12日、Tencent CloudとInfoQが共同でゲームをテーマにしたサロンを開催しました。 Tencent Cloud、Tencent Games、Sanqi Interactive Entertainmentの専門家が、クラウドベースのゲーム開発と運用・保守について詳細な議論を行いました。この記事では、素晴らしいコンテンツの一部を要約します。ご興味のある読者は、記事末尾の[原文を読む]をクリックして、講師の完全なPDFをダウンロードできます。

クラウド技術サポートを提供する Tencent Cloud Gaming Solutionの概要

テンセントクラウドのテンセントゲームクラウドソリューションアーキテクチャ副ディレクターの王張氏は、クラウド上のゲームビジネスのベストプラクティスと事例から始め、ゲーム開発が直面する技術的課題と、ゲーム業界でテンセントクラウドが提供するさまざまなソリューションを詳細に分析しました。彼は多くの参加者と、自社のビジネスに適したゲーム クラウド ソリューションを見つける方法について話し合いました。

ゲーム開発における技術的な課題は何ですか?

王張氏はまず、過去1年間でゲーム開発者が最も懸念していた問題には、主に加速+専用線、攻撃、ゲーム音声、IOPS + PPS、Hadoop + AIビッグデータ分析が含まれていたと紹介しました。これらは現在ゲーム開発者にとって頭痛の種となっている側面でもあります。これらの問題に基づいて、Tencent Cloud は一連の一般的なソリューションを提供します。

テンセントクラウドゲーム業界技術ソリューション

1. ネットワークの高速化

プレイヤーからサーバーへの高速化、特にクロスボーダー高速化は、主にXunyou、NetEaseなどが提供するアクセラレータ製品をプレイヤーが購入することで行われます。プレイヤーがゲームを体験するためのハードルを下げ、プレイヤー体験を向上させるために、Tencent Cloudはサーバーがクロスドメインの長距離伝送ネットワーク品質の問題を解決できるようにする2つのソリューションを提供しています。

次の図は、Tencent Cloud の「ゲーム アクセラレータ アーキテクチャ (I)」を示しています。具体的な実装方法は、プレイヤーのエリアとゲームサーバーの間に専用回線チャネルを設定することでピアツーピアネットワークを構築し、専用回線リンクを通じてアップストリームとダウンストリームの両方で安定した信頼性の高いアクセス体験をプレイヤーに提供します。もちろん、このソリューションでは、ゲーム開発者は、アップストリーム トラフィックとダウンストリーム トラフィックを転送するために、プレイヤーとサーバーが配置されているエリアに 2 つのプロキシ クラスターを構築する必要があり、一定のコスト オーバーヘッドが発生します。同時に、すでにオンラインで事業を展開している企業の場合、プレーヤーが IP アドレスの変更を要求することになります。

別のソリューションでは、ビジネス変革にかかるコストが低くなります。つまり、元の RS (Realy Server) IP アドレスは変更されずに、他のエリアの LBS IP アドレスが追加され、RS にマッピングされます。パブリック IP が配置されているゲートウェイ クラスターは専用リンクで RS に接続されているため、1 つの RS が複数のパブリック IP を介して異なるリージョンに放射することができます。たとえば、RS は香港にあります。国内のプレーヤーは、Tencent Cloud の中国北部、中国東部、中国南部リージョンの LBS IP からアップリンクし、RS への専用回線を利用できます。韓国、日本、シンガポールのプレーヤーも、ローカル LBS IP アップリンクを通じて RS サービスにアクセスできます。

2. 安全保護

Tencent Cloud は、高速化ソリューションに加えて、大規模攻撃に対抗するソリューション、洗練された攻撃に対抗するソリューション、チェスやカードゲーム攻撃に対抗するソリューションなど、さまざまな特性を持つ攻撃に対抗するためのネットワーク攻撃セキュリティ保護の複数のソリューションも提供しています。超大規模トラフィック攻撃への対策を例に挙げると、企業が攻撃を受けている期間は、実際には企業全体のオンライン時間のうちそれほど長くないため、企業の通常のサービスは BGP ネットワークを通じてより優れたエクスペリエンスで提供され、BGP は数百 GB 規模の攻撃トラフィックのクリーンアップを提供できます。 100 GB を超える攻撃に対する BGP のクリーニング コストは急激に増加します。そのため、トラフィックは Tencent Cloud が提供する中間ドメイン名を通じて自動的に 3 ネットワーク出口に送られ、超大規模な攻撃トラフィックが除去されます。

3. 他のシナリオでのアプリケーションの探索

上記のソリューションに加えて、Tencent Cloud は、グローバル決済、インテリジェント ゲーム カスタマー サービス、ゲーム マーケティング セキュリティなど、ゲーム ビジネスの問題点に対処するための他のソリューションも模索しています。ゲームのインテリジェントカスタマーサービスを例にとると、ゲーム内でプレイヤーが遭遇する問題のほとんどは似ています。ナレッジベースデータを分析することで、オンラインでの自動応答が可能になります。 Tencent の膨大なユーザー タグ データと優れたアルゴリズムを活用することで、真にインテリジェントな顧客サービスをトレーニングできます。ゲームは、インテリジェントなカスタマー サービスを通じてプレイヤーの質問に答えることができ、プレイヤーの問題の処理効率とゲーム自体の体験が向上します。

テンセントゲームズの大規模サービスアーキテクチャ構築への道

オンライン ゲームは、他のインターネット サービスと同様に、大規模なサービスを提供するというプレッシャーに直面する必要があり、同時にゲームの低レイテンシと高度なビジネス ロジックの複雑性の要件を満たす必要もあります。テンセントゲームズR&D部門のシニアアーキテクトであるハン・ウェイ氏は、テンセントゲームズの大規模アーキテクチャ構築の経験に基づいて、大規模ゲームサービスのアーキテクチャ上の特徴、コアモジュール、および弾力的な機能を実装する手段を全員と共有し、大規模ユーザーに直面するゲーム開発者にいくつかの参考となるアイデアを提供しました。

分散プロセスフレームワークの構築

今日のテンセントのゲームは、World of Warcraft など業界の他の多くのゲームを含め、ほとんどがクロスサーバーを使用しているため、ゲームサーバー側の現在の傾向は包括的な分散システムです。従来のゲーム アーキテクチャと比較すると、分散システムには、さまざまなマシンへの展開が容易であること、負荷分散ユニットがより洗練されていること、監視と問題の特定が容易であることなどの利点があり、ゲーム システムに対するさまざまなユーザーのエクスペリエンス要件により合致しています。

次の図は、主にアクセスプロセスと論理プロセスを含む Tencent Cloud の分散クラスター アーキテクチャの図です。左側がクライアントです。 Tencent には、主にネットワーク接続を処理するアクセス プロセスがいくつかあります。これらのネットワーク接続からのデータは予備処理された後、分析のためにロジック プロセスに投入されます。この論理プロセスは独自のプロセスではない可能性があり、その場合は他の論理要求に転送され、最終的にクライアントに応答する可能性があります。ゲームで複数の応答、つまり 1 対多のリクエストが必要になる状況もあります。このとき、プロセス全体は複数のプロセスによって同時に満たされる必要があり、異なるクライアントが異なるプロセスに接続される可能性があります。

アクセス プロセスであっても論理プロセスであっても、統合されたクラスター センターによって管理される必要があります。クラスター センターは、すべてのクラスター管理のコア ノードであり、マルチプロセス モデルの管理に使用されます。クラスター全体を 1 つのユニットと見なすと、各プロセスを実際に異なるマシンに簡単に展開できることがわかります。クラスター センターを通じて、プロセスは互いの情報を認識し、データを送受信し、プロセスをさまざまなマシンに合理的に分散して、クラスター全体の容量を向上させることもできます。

では、Tencent Cloud はどのようにしてこのような分散クラスタ システムを構築するのでしょうか? Han Wei 氏は、分散通信とキャッシュ システムという 2 つの重要なポイントについて言及しました。

分散通信: 現在、分散通信では基本的にメッセージ キュー テクノロジが使用されます。 Tencent のメッセージ キューは、各メッセージの送信者と受信者がメッセージ キュー サービスになるという特徴があります。このメッセージ キュー サービスの送信者と受信者は、自分に関連するデータのみを受信します。この方法により、転送プロセス中のメッセージ キューの送信時間を大幅に短縮できます。さらに、Tencent Cloud はカスタム ルーティング方式も採用し、クライアントが需要に応じて適切なルーティング方式を選択し、クラスター センターのアドレスを柔軟に構成できるようにします。

分散ストレージ: 分散ストレージの中核となるのは、永続性とキャッシュです。アクセス エージェントは、リクエストを受信すると、データの追跡と保持のためのデータ ソースなどの関連情報を含むデータ ピースを取得します。キャッシュに関しては、ロジック プロセスは、プレーヤーが読み取りおよび書き込みを行うデータ キャッシュを運ぶ役割を担います。テンセントのゲーム運営基準によれば、プレイヤーは10分以上データを失うことはできない。そのため、Tencent Cloud は、データ損失を防ぐために 10 分ごとに自動的に書き戻す、時間指定の自動書き戻しコードを作成します。

このシステム内の各プロセス間のリンクは複雑に見えますが、実際にはこの複雑さは汎用的な分散通信メッセージ キューによって引き継がれます。開発者は、このクラスターにどのようなサービスがあるかを理解するだけでよく、この複雑なプロセスを自分で管理する必要はありません。したがって、このシステム全体の開発と保守は難しくありません。

大規模なサーバー運用・保守業務

では、この分散システムはどのように運用と保守を行うのでしょうか?まず、Tencent Cloud は、デプロイメントの観点からクラウド サービス プラットフォームを構築し、クラスター全体のプロセス デプロイメントとプロセス監視を実行します。プラットフォーム ソフトウェアは、すべての機能を多数のノードを持つクラスターに分割します。そのため、Tencent Cloud は、需要に応じて容量を自動的に拡大および縮小するコンピューティング容量スケーリング プラットフォームも構築しました。サービス インターフェイスの定義では、サービス ドッキングを実行するために、システムにサービス バインディングとサービス ディスカバリが必要であるため、分散開発フレームワークに加えて、サービス管理システムも構成されます。最後に、標準ログの出力や標準監視指標の入力などの非機能的な機能を含む基本運用サービス プラットフォームがあります。このプラットフォームは主にいくつかの運用および保守操作をサポートします。

ハン・ウェイ氏は最後に、テンセントの研究開発部門がゲームロジックと特に関係のないいくつかのサービスをクラウドプラットフォームに移行したことを聴衆に明らかにした。例えば、ストレージに関して言えば、Honor of Kings ではストレージにこのクラウド プラットフォームを使用していますが、All People Assault でもこのストレージ システムを使用することで、運用効率や運用保守効率が大幅に向上します。

「チキンイーティング」ゲームのアーキテクチャの分析

今年3月以降、チキンを食べるゲームはゲーム話題ランキングのトップに君臨している。その後、国内メーカーも同様のゲームの開発を始めました。統計によると、「チキンイーティング」ゲームの世界販売本数は3000万本を超え、同時オンライン人数は240万人を超え、Steamの週間販売ランキングで43週連続1位を獲得している。では、このような人気ゲームの背後にあるゲームアーキテクチャとは何でしょうか?また、不正行為防止、加速、セキュリティなどの面で「チキンイーティング」ゲームのニーズに応えるソリューションにはどのようなものがあるでしょうか? Tencent Game Cloud のシニア アーキテクトである He Guangping 氏は、「Chicken Eating」のゲーム アーキテクチャと関連ソリューションを詳細に分析しました。

「チキンを食べる」ゲームのアーキテクチャの分析

次の図は、「Chicken Eating」ゲームの完全なアーキテクチャ図です。ここでは、ロビーと DS サービス アーキテクチャがグローバル展開に使用されます。セキュリティ面では、DDOS 保護や TP 不正行為防止ソリューションがあり、その中で TSS (テンセント セキュリティ システム) はテンセントの不正行為防止システムです。 XMMP は情報伝送を担うインスタント メッセージング システムです。 TC は Tencent の再チャージ システム IDIP です。

システム全体は複雑に見えますが、開発者が実際に注目する必要があるのは、左側のゲーム ログイン モジュールと右側のゲーム サーバー関連モジュールの 2 つの部分だけです。

関連するパフォーマンスソリューションの紹介

全体的に、「Chicken Eating」ゲームは、世界中で同じサーバーを使用するマルチプレイヤー ゲームです。アーキテクチャ全体には、高い同時実行性、低レイテンシ、不正行為防止、ゲーム音声という 4 つの主要な要件と特性があります。 Tencent Cloud は、これら 4 つの側面に対応するソリューションも提供しています。

高い同時実行性ソリューション: 「Chicken Dinner」ゲームは、100 人を超えるプレイヤーが同じマップ上で競争するという特徴があり、サーバーには高い同時パケット処理能力と大きなトラフィック スループット能力が必要です。 Tencent Cloud のソリューションは、高メイン周波数 + SSD クラウド ディスク + 複数のキュー + スマート ネットワーク カードで構成され、高 IO クラウド サーバーと高可用性クラウド データベースを提供し、急増、高同時実行性、および大量のアクセスのニーズに対応します。

低遅延ソリューション: リアルタイムのマルチプレイヤー競争では、各プレイヤーのネットワーク遅延と安定性の要件を確保する必要があります。 Tencent Cloud は、世界中のロビースペースを共有し、世界中のさまざまな地域のサーバーを集中的に管理およびスケジュールします。次の図に示すように、ネットワークが混雑した場合、リージョン A のプレイヤーはアクセラレーション プロキシを介してリージョン C のロビー サービスに直接アクセスできます。

不正行為防止ソリューション: 不正行為は、特に「チキンイーティング」ゲームにおいて、ゲームのバランスに深刻な影響を及ぼします。強力な不正行為防止システムにより、ゲームの安定した動作が保証されます。 TP 不正行為防止システムは、テンセントが独自に開発したセキュリティ システムです。クライアント コードの暗号化、チート機能のスキャン、動的コード検証などの対策を追加することで、ゲームをチートやトロイの木馬からリアルタイムで保護します。システムのフレームワークを下図に示します。

ゲーム音声ソリューション: 競争的なゲームでは、グループ内の他のチームメイトの戦闘を指揮するために音声を使用する必要があります。見知らぬ人同士が音声を通じて直接やり取りしたり、音によって他のプレイヤーの位置を判断したりできます。下図はTencent CloudのTMGゲーム音声フレームワーク図です。 3Dサウンド技術は、「頭部伝達関数」（HRTFアルゴリズム）を使用して、両耳間の時間差とスペクトル差をモデル化し、音源方向感覚のあるサウンドを形成します。同時に、サンプリング残響を使用して、HRIR の欠落している環境反射音を補い、完全な音場モデルを構築します。例えば、狭い部屋では、2人の会話だけでなく、壁に反射した音の効果も聞こえ、没入感が高まります。

現在、ゲーム開発エンジン（UnrealやUnityなど）をベースにした3Dサウンドエフェクトは、すでにゲームで広く使用されています。 CS における銃声、被弾時の効果音、近くの敵のわずかな足音など、空間における音源の方向をゲームエンジンでシミュレートして再現することで、ゲームの没入感を大幅に向上させ、臨場感あふれるゲーム体験を実現します。

37 Interactive Entertainmentのクラウドゲームの現状と将来

37 Interactive Entertainmentは、「Eternal Era」から「Sword of the Archangel」まで、数多くのヒットゲームを開発・運営しており、ゲーム開発、運用・保守の分野で豊富な経験と洞察力を持っています。 37 Interactive Entertainmentの運営・保守担当ディレクターのGong Hongji氏は、37 Interactive Entertainmentの実際のビジネス状況に基づいて、ゲームの現状と将来についての見解や考えを共有しました。

龔宏基氏は、将来、インターネット企業にはビッグデータとセキュリティという2つの存在形態しかなく、クラウドはビッグデータとセキュリティの完璧な組み合わせであり、現在だけでなく将来も長い間存在する唯一の形態になる可能性があると考えています。従来のゲーム会社が開発や運用・保守に携わる場合、地域または地域をまたいだネットワークの構築と管理、包括的なシステムと業務の監視とアラーム、セキュリティインシデントの特定と処理、大規模なログの収集、分析、処理などの問題に直面することがよくあります。クラウドはこれらの問題の解決に役立ちます。

クラウド コンピューティングには、ネットワーク物理 IaSS インフラストラクチャ サービスとシステム コンテナ アプリケーション サービス PaSS プラットフォーム サービスが含まれており、製品の自動拡張、仮想化、高度なデータ統合に関する完全なソリューションを提供します。運用と保守の観点から見ると、従来のインターネット企業の運用と保守は、標準化、自動化、サービスという 3 つの段階に分けられます。国内企業のほとんどは基本的に標準化と自動化の最初の2段階にありますが、Tencent CloudやAlibaba Cloudなどの一部の国内クラウドサービスプロバイダーはサービス段階に入っています。これらの企業は、自社の事業をベースに、比較的成熟した一連の製品をサービスとして開発してきました。

現場で龔宏基氏はまた、現段階では企業のクラウドへの移行は完璧ではないと述べた。 Sanqi Interactive Entertainment を含むほとんどのゲーム会社は、パブリック クラウドのコストとユーザー データのセキュリティの管理において比較的大きな課題に直面しています。これはクラウドベンダーがソリューションを求めてきた方向性でもあり、クラウド分野における今後の技術トレンドの一つにもなるでしょう。

講演の最後に、龔宏基氏はクラウド技術の発展について自身の考えを述べました。ビッグデータであれ、セキュリティであれ、ビジネスの観点から見ると、技術と製品の今後の発展の傾向は、必然的にユーザー中心の世界、データ駆動型製品の世界、そしてエコロジカルコラボレーションの世界になるでしょう。これは疑いの余地がありません。

ライブ放送+ゲームテンセントクラウドオンライン知識競争ソリューション詳細説明

最近、「ライブ質問回答」がインターネット上で流行っています。王思聡は「頂点への突入」を精力的に宣伝し、周紅一の華僑ライブは「百万戦」を、今日頭条と西瓜動画は「百万英雄」を、英客のオンラインクイズ「チーズスーパーマン」、易志博の「黄金十秒」をリリースした。一夜にして「幸福辞典」のネット生放送版が数多く登場したようだ。ゲーム業界の熾烈な競争を背景に、なぜ知識競争がダークホースとして台頭し、ライブストリーミング業界の新たなホットスポットとなったのでしょうか。 Tencent Cloud の P2P ライブ ブロードキャスト ソリューションを担当する Cui Lipeng 氏は、「Rush to the Top」イベントの背景にあるビジネス ロジックと技術的な実装について説明しました。

サミットの背後にあるビジネスロジック

サミットのルールは非常にシンプルです。ユーザーはライブクイズコンテストに参加し、最後に残ったユーザーが現在のボーナスを競うことができます。これらのライブ クイズのトピックは広範囲にわたり、各アクティビティには合計 12 の質問があります。ルールでは、10秒以内に質問に答えられなかったり、間違った答えをしたりした人は脱落すると定められています。

では、なぜこのようなライブ競争ゲームがこれほど急速に人気を博したのでしょうか?崔立鵬氏は、新規ユーザーの誘致と活性化の促進、広告収入の分配、インターネットライブコンテンツのアップグレードという3つの角度から回答しました。ゲーム開発者は、非常に低コストで大量のユーザーデータとユーザーポートレートを入手できます。第二に、質問の範囲は非常に広く、天文学、地理、歴史、科学、娯楽、映画とテレビ、音楽、詩、エチケットなどをカバーしています。ゲーム開発者は、質問の形で広告主に広告を「静かに」簡単に埋め込むことができます。最後に、インターネットライブ放送のアップグレードがあります。これまで、ほとんどのライブ放送はアンカーが主導し、ユーザーはメッセージを通じて交流していましたが、このような知識競争のライブ放送はよりユーザー中心であり、ユーザーの参加が大幅に向上します。

Cui Lipeng氏は、「Rush to the Top」はライブ放送+ゲームの小さな始まりに過ぎないと語った。次に、同様のゲームがライブ放送を通じて変革およびアップグレードされ、ゲームプレイの新たな波がもたらされます。

ライブスポーツの技術的な問題点と解決策

前述したように、サミットはマルチプレイヤーオンラインゲームです。同時に、この種の競争プログラムの最大の問題点は、高い同時実行性とライブ ブロードキャストの遅延であるため、ユーザーは質問が表示されてから 10 秒以内に質問に答える必要があります。ネットワークが停止し、アンカーが質問を投げかけたが、他の地域の端末ユーザーが情報を時間内に同期できなかった場合、ネットワークの問題によりアンカーがパスされる可能性が高く、ユーザーエクスペリエンスに致命的な打撃を与えます。

上記の問題を踏まえ、Tencent Cloud は業界初のオンライン競技向けの完全なソリューションを提供します。下の図に示すように、スタジオのホストは IM システムを通じて Tencent Cloud プラットフォームに情報をプッシュし、Tencent Cloud 独自のプレーヤーで再生します。生放送中に連鎖が形成されました。同時に、ディレクターのデスクには簡単な応答背景があります。背景にはあらかじめ質問とフォームが記録されており、質問を表示するスクリーンが配置されています。司会者は「質問を聞いてください」と言い、SDK が時間の一致を通知した後、ディレクターは質問を表示し、Tencent Cloud メッセージ チャネルを通じてネットワーク全体に送信します。

質問は出題されているものの、質問と動画が正確に同期している可能性も否定できません。この点、Tencent Cloud は、ストリーム処理中にタイムスタンプを追加し、現場で質問を発行するときに標準時間を追加するという、比較的正確な時間同期を実装しています。これら 2 つの時間は同期された状態で設定され、再生中にビデオのオーディオとビデオの時間が解析されるため、より優れた同期が実現されます。