云计算与游戏的结合应用与发展探究

李 铮

同济大学软件学院，上海 200093

1 云计算与云应用

云计算是近年兴起的一种动态资源计算模式，它描述了一种基于互联网的IT 服务增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源。一般来说，云计算是将软件和硬件资源作为一种服务，服务提供者维护基础设施和平台的运作，提供外包硬件、软件维护以及支持服务等，用户根据其使用时数或使用量来支付费用。

云应用是云计算技术在应用层的体现，是当前应用程序逐渐转向的一种新形式，并具有云计算的跨平台性、易用性、轻量型的特征。它将云计算的概念具体的归结到了应用的使用模式上，用户即为软件的使用者，所请求的服务就是软件的具体功能。相比宏观的云计算概念中的公共云，云应用则是具体到了针对当前应用程序的定制私有云。

云应用将应用程序从传统的安装运行模式变为通过网络连接并操控远程服务器集群，从而完成业务逻辑或运算任务的一种“即取即用”应用模式。依托于互联网连接，程序逐渐转向瘦客户端(Thin Client)或智能客户端(Smart Client)的形式, 不但可以帮助用户降低IT 成本，更能大大提高工作效率。

2 网络游戏与云计算

云计算是一种依赖于网络的技术，需要用户能够随时的访问互联网以获取资源。因此对于需要保持在线状态的网络游戏而言，是一个使用云计算理念的合适平台。其实在早期的大型网络游戏中，往往会为了防止作弊而将部分客户端逻辑运算交由服务器完成。这是服务器除了要承担数据角换和host 功能之外，还需要为客户端分担一部分运算。这些运算的需求会随着玩家的游戏进程而动态的提出，然后有服务器为该玩家提供资源来完成运算并返回结果，这可以看作云计算在游戏中应用的一个先例。

随着网络游戏市场的发展和扩张，游戏类型为了满足不同人群的娱乐需求更为多样化。以针对碎片娱乐时间的游戏模式逐渐兴起，这些以网页和手机为平台的、更为轻量化网络游戏。这类游戏的特点在于其整体的轻量化，不能仅仅是存储与运行开销的轻量化，也是操作与通信的轻量化。对于网页游戏而言是为了快速加载资源，对于手机游戏而言则是为了降低运行开销和资源占用。另一方面，这类游戏往往使用短链接-回放式的游戏模式，每当用户进行操作时对服务器进行通信发送操作信息，然后接收服务器返回的结果进行表现回放。

在这种模式下，本地程序不参与任何的逻辑运算，一切的运算与信息存储都在服务器执行，本地只保留最低限度的用户操作以及显示、声音等表现资源，游戏进程表现也是根据服务器返回的表现脚本来逐条执行的。用户只需要登陆服务器提交个人注册信息即可，即便转移到其他的平台上，丝毫不影响用户信息与体验效果。这些特性完全符合云计算轻量、即取即用等云应用的特征，可以说是完全采用云计算模式运作的游戏类型。

云计算除了网络游戏本身运行所使用以外，在游戏的开发运营的过程中也逐渐起着更加重要的作用。网络游戏在投入运营之后需要投入大量资金维护服务器，而在线玩家所需要消耗的服务器资源在假日等高峰时期与日常的空闲期的落差极大。为了避免因为短暂尖峰而购买服务器资源的风险，降低投入成本，游戏运营开始朝云服务的转变。

如今已经开始出现专门为游戏提供云应用服务的提供商，网络游戏作为云服务的用户，直接向提供商请求服务器的运算、存储等资源。服务商的集成大量的资源供多个用户使用，用户可以轻易的租用更多资源，在高峰期提升租借量，需求降低时便退租。服务提供者得以将目前无人租用的资源重新租给其他用户，让服务器资源得到高效率的利用。

3 单机游戏与云计算

云计算是一种基于网络的计算模式，着重于资源与服务的分配运营，因此在单机游戏中一直没有应用的空间。但是随着网络的普及，几乎所有的游戏设备都具备了网络连接功能，单机游戏中的联网运用越来越多。除此之外，游戏设备性能的提升也为云计算思想在单机游戏开辟了新的应用空间。

网络连接在单机游戏中最早的应用是在竞技类游戏中提供多人合作/对战功能，其功能仅局限于数据通信上也并没有强制的互联网连接需求。随之出现的游戏社区功能，将网游中的玩家信息思想引入了单机游戏中，用户信息与游戏存档被储存在云中，这样在不同的设备上游戏时只需要使用云同步便能让本地游戏记录保持最新。同时也有游戏为了防止破解与盗版，将部分核心的逻辑运算转移到了云端来执行。这些应用便是单机游戏最早进行的云计算应用整合的尝试，但是其运作方式只是将网络游戏现有的运作模式与单机游戏的结合。

直到游戏流服务概念（Game Streaming Service）的提出，才真正的将单机游戏完全的和云技术整合起来。在这一理念中，所有的游戏运算，包括图像的渲染，都将在云端完成。云端服务器兼容大部分的用户运行环境，并与用户安装相同的游戏或者用户自行上传安装游戏。游戏的运行和托管都有云端处理，游戏运行的画面将被作为流的形式发送回给用户，而用户所需要的只是一个浏览器。通过这项技术使得用户在低配置的机器上也能运行大型的单机游戏，这将会对游戏领域的发展带来颠覆性的影响。

除了电脑游戏以外，主机游戏也引入了具有其特色的云技术。Sony 在推出PSV 掌机时，便加入了将其作为PS3 的操作终端的Remote Play 功能，让主机作为云端来运行游戏程序，掌机作为表现终端显示游戏图像与接受用户操作。在2013 索尼PS Meeting 发布会中，索尼正式公开PlayStation 云服务PS Cloud，让PSN 中的所有游戏都能够在云端运行，透过网络将画面传输到PS4 主机及其他设备上。同时扩展了Remote Play 的应用，不仅仅是PSV，手机和平板电脑也可以作为PS4的操作终端与PS4 进行无缝连接打通与一切移动设备的壁垒。

4 未来的发展趋势

目前，为游戏提供云计算服务的提供商所提供的均是资源租用服务，包括服务器的运算与存储功能。随着网络性能的提升与产业的成熟，游戏中会使用的云计算的地方会越来越多。除了核心逻辑运算之外，部分大运算量的模块，例如AI 和物理模拟等，也会利用云计算来分担本地运算压力。

就如同游戏引擎发展成熟之后就出现的第三方模块开发者一样，届时将出现特定的云计算服务甚至是个人定制服务。例如专门的云物理加速、云通用计算分享等服务将会陆续出现在网络游戏的引用中。如同为游戏引擎购买第三方插件一般，开发者可以向云服务提供商请求或定制特定的云端运算业务来作为游戏的组件来使用。

在单机游戏的领域，由于依赖于网络连接会导致运行性能的不确定性，而主机游戏中相当一部分游戏类型都是对运行帧数等流畅性体验要求相当严格，因此运行于云端的流式游戏在可预见的范围内仍无法取代传统的本地运行模式。但除此以外的对性能要求不严格的小型休闲类游戏将会成为云游戏模式的主要应用领域。在这种按需游戏（gaming on demand）的云游戏模式下，游戏以视频流和文件流形式到达本地，单机游戏也使用了在线游戏相同的体验模式。

跨平台的设备无缝连接在更加成熟后将会提出统一化的标准，游戏主机、掌机、手机和平板电脑等移动终端，甚至电视机都能作为其中的一部分。届时不同平台和不同品牌的设备之间的隔阂会被这个统一标准所消除，个人用户可以利用自己的设备来组建私有云。游戏主机将不再仅仅是游戏设备，而是作为这个私人云的核心，和众多连接在一起的移动设备组成一个完整的私有娱乐系统。届时如果以无数的私人娱乐云为基础，结合P2P 构建出一个互联的公共云来让用户直接共享服务资源，将会是游戏云计算结合的另一种革新。

[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.