容器技術在游戲云應用展望
基于游戲行業(yè)“短平快”的鮮明特點， 每一個游戲世界里面，每一種業(yè)務邏輯，譬如控制人物的行走，戰(zhàn)斗，場景，聊天，存檔，數(shù)據(jù)庫等，都可以運行在一個獨立的容器中。這一系列的容器，就構成了一個獨立的游戲世界的自治系統(tǒng)。 目前，騰訊內(nèi)部業(yè)務運行環(huán)境基本全部實現(xiàn)了容器化，在2014 Container技術大會中，騰訊云高級產(chǎn)品經(jīng)理劉永峰曾發(fā)表演講“Docker時代，公有云面臨的挑戰(zhàn)和機遇”。本文中劉永峰展望了容器技術在游戲云的應用。以下為原文：
什么是容器？
容器（Container）是一種輕量級的虛擬化技術，所謂輕量級虛擬化，就是使用了一種操作系統(tǒng)層虛擬化技術，這種技術允許一個操作系統(tǒng)上用戶空間被分割成幾個獨立的單元在內(nèi)核中運行，彼此互不干擾，這樣一個獨立的空間，就稱之為一個容器。舉個例子，一個操作系統(tǒng)，可以類比成一套公寓，那么容器，就相當于公寓中的一個房間，大家共享同一個客廳，廚房和衛(wèi)生間。但是房間和房間之間彼此隔離，一個房間里面的人的活動，不會影響到其他房間的住客。房間也有門，有一定的安全措施。隨著虛擬化技術的發(fā)展，一臺物理的機器可以虛擬成多臺虛擬機，但是虛擬一個獨立操作系統(tǒng)是存在系統(tǒng)損耗的，不可能虛擬太多。而容器就不同了，同一臺機器，可以運行幾十個甚至數(shù)百個容器?；緵]有太大的性能上的損耗，并且啟動一個容器，就像啟動一個進程那么簡單，在秒級的時間即可完成。因此在某些場景下，容器技術會有非常大的優(yōu)勢。
容器技術的發(fā)展歷程
容器的技術并不是一項很新的技術，早在十多年前，其思想就已經(jīng)開始得到應用了。2005年，Solaris系統(tǒng)率先推出了容器的概念。2007年的時候，容器技術的核心特性cgroup正式進入Liunux內(nèi)核。2011年，已經(jīng)形成了標準化的規(guī)范。業(yè)界在對容器的使用上，也越來越廣泛，特別是一些大的互聯(lián)網(wǎng)公司，國內(nèi)的騰訊，百度，都已經(jīng)在內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)境中大規(guī)模使用了容器技術。對于容器技術使用最成熟的當屬Google，Google內(nèi)部的幾乎所有的業(yè)務，其運行環(huán)境基本全部實現(xiàn)了容器化。容器發(fā)展的最重要的一個里程碑是Docker的出現(xiàn)。很多人有誤解，Docker其實并不是一種虛擬化的技術，而是一種容器的管理技術，它主要由容器管理引擎，客戶端以及AUFS文件系統(tǒng)組成。將容器的構建，分發(fā)和運行標準化了。因此出來一年多，其熱度已經(jīng)席卷全球。
容器技術有哪些優(yōu)勢
隨著容器技術的發(fā)展，特別是插上Docker的翅膀后，顯得如虎添翼。它有什么優(yōu)勢，能夠解決什么問題呢？
這里總結了如下幾點：
提升了虛擬化的粒度：由于Container是一種操作系統(tǒng)層的虛擬化技術，可以在進程級別進行隔離，因此一臺物理的機器，可以運行非常多的容器，而將性能損耗降到***。當然也支持在虛擬機上運行容器。因此，一些低成本，支持動態(tài)伸縮的微服務成為可能。譬如一個個人站點，一個公眾賬號，一個個人博客。當然也可以用于游戲服的場景。
IT服務交付標準化：在Docker中，有容器和倉庫的概念，任何服務，都可以打包成容器。容器可以存儲在倉庫中。當需要執(zhí)行式，直接從倉庫中拉取進行執(zhí)行。屏蔽了底層IT基礎設施之間的差異。服務的運營實體不需要了解容器內(nèi)部的結構，只需要從倉庫中拉取進行執(zhí)行就行了。因此可以在IT服務的交付和使用者之間劃開一條清晰的界限。非常適合目前IT服務分工越來越細的趨勢。
開發(fā)，測試，部署一體化：系統(tǒng)的持續(xù)集成，持續(xù)部署，一直是IT開發(fā)人員，運維人員夢寐以求的事情，但是實際上，解決起來非常困難，很多時候，開發(fā)出來后，要花很大力氣搭建一套測試環(huán)境，測試完成后，又得重新搭建一套運營環(huán)境。而Docker三個核心的概念Build，Ship，Run，其實涵蓋了從開發(fā)到部署到執(zhí)行的全流程。以容器為單位，當開發(fā)完成后，打包成容器，放到倉庫，然后進入測試流程，測試完成后，依然push到倉庫，***到生成環(huán)境。讓三個環(huán)節(jié)平滑的銜接。避免了復雜的運行環(huán)境搭建的工作量。
游戲托管的主要特點
前一部分主要介紹了容器技術的優(yōu)勢和特點，那如何和游戲來結合呢。這得現(xiàn)成游戲行業(yè)本身的特點以及業(yè)務特征說起。其實游戲行業(yè)是對云的接受度***，但是也是對云的特點使用最不充分的行業(yè)。俗話說，游戲行業(yè)，特別是現(xiàn)在比較火的手游行業(yè)，本質(zhì)是“短平快”：
短：游戲生命周期短，特別是手游，一般一款游戲，只有一年左右的生命周期；
平：游戲后臺架構是一個扁平的架構，大部分游戲都是單區(qū)單服，一臺機器，一個數(shù)據(jù)庫，可以搞定好多個游戲服；
快：游戲滾服快，很多游戲，用戶都是爆炸式增長，通常一個游戲服，只支持固定數(shù)量的用戶，達到用戶上線，就開一個新的服，因此主要表現(xiàn)在開服快，同時，也由于生命周期短，也需要開發(fā)快，部署上線快。
游戲業(yè)務的后臺服務器架構，目前大多數(shù)也沿襲了傳統(tǒng)的模式，以比較常見的單區(qū)單服架構為例，通常都是使用一臺性能比較好的機器，譬如16核64G內(nèi)存，在機器上開一定數(shù)量的游戲服（相當于同時運行多個游戲后臺服務進程，通過不同的端口來提供服務）。每個服支撐固定數(shù)量的在線用戶。每個游戲服，構成了一個獨立的游戲世界，不同游戲服之間，數(shù)據(jù)是不互通的。游戲服有多有少，以騰訊云的某一款游戲為例，一臺16核的云服務器，開到80~100個游戲服。為什么不是一臺服務器開一個游戲服呢？主要還是成本方面的考慮。當然也有人會問，為什么不能每個游戲服用戶數(shù)多一些，從而開少一些的游戲服呢？這主要是由于游戲特點決定的，例如MMORPG（多人在線RPG）類的游戲，每個游戲服，地圖有限，不可能支撐太多用戶，同時，用戶太多，等級差異較大，造成游戲生態(tài)系統(tǒng)不平衡。因此，每個游戲服用戶數(shù)，是一個恒定的量。
傳統(tǒng)游戲后臺架構存在的問題
一臺機器同時運行大量的游戲服，當機器宕機時，影響的用戶面比較廣；
由于每一個游戲服是一個后臺服務進程，進程之間沒有強隔離，會導致不同游戲服之間資源分配不均勻，或者資源相互搶占的問題；
一個游戲中，會涉及很多不同種類的業(yè)務邏輯，譬如登錄，聊天，戰(zhàn)斗，行走，甚至記錄日志。傳統(tǒng)的方式情況下，為了簡化部署，大多都運行在同一臺服務器上面。因此需要不同的進程或者線程去完成這些業(yè)務邏輯。管理起來非常的復雜，特別是當一臺機器上同時存在很多組游戲服時。
當然，也有一些優(yōu)化后的架構，譬如將一個游戲大區(qū)里面登錄邏輯獨立出來，由一組單獨的服務器去承載。但是，要讓一個游戲世界，所有的業(yè)務邏輯都能協(xié)調(diào)運行，依然是一個非常復雜的事情。特別是一臺物理的機器，部署了多組游戲服時。
一個全新的游戲自治系統(tǒng)
前面的章節(jié)談到了容器技術的優(yōu)點。其中比較重要的一個優(yōu)勢是，容器技術是一種輕量級虛擬化技術，能夠以很細的粒度，虛擬化獨立的系統(tǒng)運行環(huán)境。這就意味著，一臺物理的服務器，或者是一臺云上面的虛擬服務器，能夠同時運行成百上千個獨立的容器。每一個游戲世界里面，每一種業(yè)務邏輯，譬如控制人物的行走，戰(zhàn)斗，場景，聊天，存檔，數(shù)據(jù)庫等，都可以運行在一個獨立的容器中。這一系列的容器，就構成了一個獨立的游戲世界的自治系統(tǒng)。一個自治系統(tǒng)里面的所有容器，可以運行在一臺物理的機器上面，也可以分布在彼此獨立的機器上面。同時，還可以根據(jù)每一類業(yè)務使用資源的不同，合理的規(guī)劃這一類容器的資源用量，做到彼此互不干擾。當然，如果只是純粹的容器技術，這個自治系統(tǒng)里面的容器管理也是一個大問題。但是Docker技術的出現(xiàn)，為我們***的解決了這個問題。Docker里面有倉庫的概念，所有的自治系統(tǒng)的基本單元（容器），都可以存儲在倉庫中，同時，借助于FIG，SERF等容器編排，以及服務自發(fā)現(xiàn)的技術。當這些容器被分發(fā)到一個運行環(huán)境（一批執(zhí)行的服務器）時，能夠將一個自治系統(tǒng)快速構建出來。讓一個游戲世界的后臺架構，能夠在秒級的時間里面快速重建。這將完全顛覆游戲開服的概念。我們知道，現(xiàn)在的開服，需要申請機器，安裝軟件版本，修改配置等非常繁瑣的操作，雖然通過腳本，可以基本實現(xiàn)自動化，但是依然需要一部分人工去介入。結合了Docker等技術，只需要分發(fā)和復制就可以了，將Docker所提倡的三個核心概念Build,Ship,Run體現(xiàn)的淋漓***。
容錯和熱遷移
游戲的穩(wěn)定性一直是運營方最為關心的問題。一次異常的宕機，可能導致非常大得損失。傳統(tǒng)模式下，一臺服務器，同時運行幾十組游戲服時，一次宕機，可能會影響數(shù)萬的游戲玩家。當游戲服的所有業(yè)務邏輯實現(xiàn)容器化后，某一次機器故障，可能只是影響到了部分游戲服里面的某些業(yè)務邏輯。我們可以將一個游戲自治系統(tǒng)看做是一個正在運轉的機器。一起出現(xiàn)故障時，需要重新啟動并組裝機器，現(xiàn)在可以做到在不停機的情況下，替換零件。譬如控制行走任務的容器正好位于某個故障機器時，可能只是瞬時的卡頓，立即就恢復正常。借助某些監(jiān)控的手段，一些重要的業(yè)務邏輯甚至可以同時運行多個備份容器，當一個邏輯出現(xiàn)問題時，能夠快速切換到另外一個備用容器。
未來的展望
游戲對于云的使用，目前還處于非常初級階段，大部分游戲廠商，還是使用的傳統(tǒng)的IDC托管，即使使用云的廠商，也是將云主機當傳統(tǒng)的物理機在使用。容器技術雖然有多年的發(fā)展，但是Docker之類技術目前還只是襁褓中的嬰兒。游戲領域能夠接受容器的概念，還需要一個探索和實踐的過程。但是隨著游戲領域的競爭加劇，低成本，精細化運營是未來的趨勢。游戲一直是騰訊云最重要的拓展領域，由于有國內(nèi)***規(guī)模的游戲用戶群體，因此對于游戲理念的理解，游戲架構的設計以及運營經(jīng)驗，一直是騰訊云最重要的競爭優(yōu)勢之一，所以騰訊云很早就啟動了容器技術在游戲領域的研究。目前，容器技術在騰訊的社交網(wǎng)絡已經(jīng)有多年的實踐經(jīng)驗，內(nèi)部業(yè)務運行環(huán)境基本全部實現(xiàn)了容器化。相信很快在游戲領域也會逐步應用開來。在文章的***，我想到和某個從國外回來的大型游戲公司的老板在聊天時，他給我描述的未來游戲世界的一種場景。全世界所有游戲玩家都在一個游戲世界里面。有堪比現(xiàn)實世界般廣袤的地圖。游戲中的場景和人物都由強大云計算支撐的AI智能控制，整個游戲，就是現(xiàn)實世界的完全模擬。或許借助于文章中展望的技術，我們會看到類似的這種大同的景象。
