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# コンピューターサイエンス# 分散・並列・クラスターコンピューティング

サーバーレスコンピューティングでオンラインゲームのパフォーマンスを向上させる

サーバーレスコンピューティングが何百万のプレイヤーのオンラインゲーム体験をどう向上させるかを学ぼう。

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目次

オンラインゲームはめっちゃ人気があって、マインクラフトみたいなゲームは世界中で何百万もプレイヤーを引きつけてるんだ。これらのゲームは、変更可能なバーチャル環境(MVE)として知られていて、プレイヤーはゲームの世界を変えることができて、ユニークな体験を作り出せる。だけど、プレイヤー数が増えると、ゲームをスムーズに動かすのが難しくなってくるんだ。この文章では、サーバーレスコンピューティングを使うことで、こういったゲームのパフォーマンスが改善できて、もっと多くのプレイヤーがラグなしで接続して遊べるようになることを説明するよ。

オンラインゲームの人気

過去10年で、オンラインゲームはデジタルライフの大きな部分になったよ。年齢問わず、エンターテインメント、ソーシャルな交流、クリエイティブな発散を提供してくれる。マインクラフトみたいなゲームは何億本も売れてて、毎月何百万もログインする大規模なプレイヤーベースを維持してる。

変更可能なバーチャル環境って何?

MVEは、プレイヤーがゲームの世界を変更できるオンラインゲームだよ。たとえば、マインクラフトでは、プレイヤーが仮想ブロックを使って構造物を作ったり壊したりできる。この柔軟性がクリエイティブなゲームプレイやユニークなプレイヤー体験を可能にする反面、たくさんのプレイヤーが同時にゲームの世界とやり取りする時のパフォーマンス管理が難しくなるんだ。

オンラインゲームのスケーリングの課題

商業用オンラインゲーム、特にMVEはスケーリングの課題に直面してる。プレイヤーが多すぎると、パフォーマンスが遅くなったり、待ち時間が長くなったりする。従来の方法では、プレイヤーを異なるゲームインスタンスに小分けにするけど、これだとプレイヤー間の交流が制限されちゃうし、複雑なゲーム内のやり取りがあるゲームでは問題が完全に解決しないんだ。

サーバーレスコンピューティングの役割

サーバーレスコンピューティングは、クラウドテクノロジーの最近の進展だよ。これを使うと、開発者はサーバーを管理せずにアプリケーションを実行できる。サーバーのキャパシティやメンテナンスを心配しなくてよくなるから、開発者はゲーム作りに集中できて、クラウドプロバイダーがプレイヤーの需要に応じてスケーリングを担当してくれる。このアプローチは開発プロセスを簡略化して、オンラインゲームのパフォーマンス向上につながる可能性があるんだ。

サーバーレスソリューションでスケーラビリティを向上

サーバーレスコンピューティングを使うことで、MVEはより良くスケールできるんだ。ゲームのいくつかの機能をクラウドにオフロードすれば、パフォーマンスの問題なしでより多くのプレイヤーをサポートできる。このパートでは、サーバーレス技術が変更可能なバーチャル環境のスケーラビリティ改善にどう活用できるかを話すよ。

サーバーレスアーキテクチャの設計

サーバーレスコンピューティングを活かすには、MVE専用の新しいアーキテクチャを設計する必要がある。これには、オンラインゲームの主要なコンポーネントに焦点を当てるべきだよ。

  1. ゲーム状態管理: システムはゲームの現在の状態を維持しなきゃいけないんだ。プレイヤーのアクションや変更を含めて。サーバーレス関数を使うことで、メインサーバーに負荷をかけずにリアルタイムでゲーム状態を更新できる。

  2. プレイヤーのアクションやインタラクション: プレイヤーはオブジェクトを作ったり壊したりと、ゲームの世界を変えるアクションをすることができる。サーバーレスコンピューティングは、これらのアクションをもっと効率的に処理するのを助ける。

  3. 地形生成: MVEでは、新しい地形がプレイヤーがゲームの世界を探検するたびに生成される必要がある。サーバーレス関数が地形生成リクエストを処理すれば、メインサーバーはパフォーマンス維持に集中できる。

MVEにおけるサーバーレスコンピューティングの利点

  1. プレイヤーキャパシティの向上: サーバーレス関数を使って特定のタスクを処理することで、ゲームは多くのプレイヤーをサポートできるようになって、遅延が減る。

  2. コスト効率: サーバーレスコンピューティングは多くの場合、使用した分だけ支払うモデルで動くから、開発者は実際に使ったリソースにだけお金を払えばいいんだ。小さなゲームスタジオにとっても手頃になる。

  3. 開発の柔軟性: ゲーム開発者はサーバー管理にかける時間を減らして、もっと魅力的なゲーム体験を作ることに集中できる。

  4. リソースの最適配分: サーバーレスコンピューティングは、プレイヤーのアクティビティに応じてリソースを動的に配分できるから、ピーク時でもゲームが効率的に動くようにするんだ。

実世界のアプリケーションと実験

このアプローチの実現性をテストするために、MVE向けのサーバーレスアーキテクチャを使った実世界の実験ができるよ。これらの実験では、従来のサーバーベースのソリューションとサーバーレス実装のパフォーマンスを比較するんだ。

実験1: プレイヤーキャパシティテスト

この実験では、サーバーレスシステムが従来のセットアップと比べて何人のプレイヤーをサポートできるかを決定するのがメインの目標だよ。結果として、サーバーレスアーキテクチャが応答時間を低く保ちながら、かなり多くのプレイヤーをサポートできることが見えてくるかもしれない。

実験2: 応答時間の測定

ゲームパフォーマンスのもう一つの重要な要素は、ゲームがプレイヤーのアクションにどれだけ早く反応するかだよ。異なる負荷の下で応答時間を測ることで、開発者はサーバーレスソリューションの効果を評価できる。理想的には、サーバーレス関数はたくさんのプレイヤーが接続していても低遅延を維持するだろう。

実験3: リソース利用

この実験では、サーバーレスシステムが従来のサーバーと比べてリソースをどれだけ効率的に使っているかを測る。ゲームプレイ中のリソース配分と使用状況を分析することで、開発者はゲームのパフォーマンスとコストを最適化できるんだ。

パフォーマンスの変動への対処

サーバーレスコンピューティングの課題の一つは、パフォーマンスの変動が起こる可能性があることだよ。異なるサーバーレス関数は、処理するリクエストの数に応じて応答時間が不安定になることもある。これに対処するために、開発者はキャッシングのようなテクニックを使って、頻繁にアクセスされるデータをローカルに保存して、より早く取り出せるようにすることができる。

サーバーレスMVEの今後の方向性

オンラインゲームの世界は常に進化していて、サーバーレスコンピューティングはワクワクする機会を提供してくれる。以下は、将来的に探求するべきいくつかの分野だよ。

  1. プレイヤーカスタマイズの向上: バックエンドのパフォーマンスが改善すれば、プレイヤーはゲーム環境を作ったり変更したりするためのツールをさらに多く持てるようになる。

  2. 新しい技術の採用: バーチャルリアリティや拡張リアリティなどの新興技術を組み込むことが、スケーラブルなサーバーレスアーキテクチャでより簡単になるかもしれない。

  3. コミュニティエンゲージメント: サーバーレスソリューションは、ゲーム内でより強固なソーシャル機能を実現できるから、プレイヤー間のより豊かな交流を可能にする。

  4. 持続可能性: リソースの使用を最適化することで、サーバーレスコンピューティングはオンラインゲームをもっと環境に優しくできるかもしれない。

結論

ゲーム業界は成長を続けていて、毎日マインクラフトのようなオンラインゲームを楽しむプレイヤーが増えてる。これらのゲームが進化する中で、それを支える技術も進化しなきゃいけない。サーバーレスコンピューティングは、スケーラビリティやパフォーマンスに関する多くの課題を解決する有望な道を提供してくれる。コア機能をクラウドにオフロードすることで、開発者はよりリッチでインタラクティブな環境を作り出し、プレイヤーがラグや制限なしにゲーム体験を楽しめるようにする。今後も研究や実世界でのテストを続けることで、サーバーレスソリューションがオンラインゲームの未来を再構築し、今のベストセラーゲームがそのコミュニティを支えられるようになるんだ。

オリジナルソース

タイトル: Servo: Increasing the Scalability of Modifiable Virtual Environments Using Serverless Computing -- Extended Technical Report

概要: Online games with modifiable virtual environments (MVEs) have become highly popular over the past decade. Among them, Minecraft -- supporting hundreds of millions of users -- is the best-selling game of all time, and is increasingly offered as a service. Although Minecraft is architected as a distributed system, in production it achieves this scale by partitioning small groups of players over isolated game instances. From the approaches that can help other kinds of virtual worlds scale, none is designed to scale MVEs, which pose a unique challenge -- a mix between the count and complexity of active in-game constructs, player-created in-game programs, and strict quality of service. Serverless computing emerged recently and focuses, among others, on service scalability. Thus, addressing this challenge, in this work we explore using serverless computing to improve MVE scalability. To this end, we design, prototype, and evaluate experimentally Servo, a serverless backend architecture for MVEs. We implement Servo as a prototype and evaluate it using real-world experiments on two commercial serverless platforms, of Amazon Web Services (AWS) and Microsoft Azure. Results offer strong support that our serverless MVE can significantly increase the number of supported players per instance without performance degradation, in our key experiment by 40 to 140 players per instance, which is a significant improvement over state-of-the-art commercial and open-source alternatives. We release Servo as open-source, on Github: https://github.com/atlarge-research/opencraft

著者: Jesse Donkervliet, Javier Ron, Junyan Li, Tiberiu Iancu, Cristina L. Abad, Alexandru Iosup

最終更新: 2023-04-28 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://arxiv.org/abs/2305.00032

ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2305.00032

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。

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