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大規模なゲームサーバを最大90%安いコストで運用する方法

Fortnite: Battle Royale, Warframe, そしてApex Legendsなど成功している多くのビデオゲームでは、プレイヤーがゲームの一部に無料でアクセスできる”Free-to-Play”モデルを採用しています。このようなゲームは、もはや低品質なものではなく、プレミアムな品質を必要とします。ビジネスモデルはコストの制約を受けていますが、そのような状況に対してAmazon EC2 スポットインスタンスは実行可能な低コストのコンピューティングオプションを提供します。カジュアルなマルチプレイヤーゲームはもちろん、マルチプレイヤーゲームサーバのワークロードを実行するAmazon EKSコンテナのオーケストレーションではプレイヤーへの影響を最小限に抑え、コストを最適化するメカニズムが必要となりますが、そのような場合にはスポットインスタンスの利用がフィットします。 スポットインスタンスはAWSクラウドの利用可能な予備のコンピュートキャパシティを提供することで、オンデマンドに比べて大幅な割引価格でご利用が可能です。スポットインスタンスによるコストを最適化によって、これまでと同じ予算でアプリーケーションのスループットを最大10倍にまでスケールできます。スポットインスタンスはフォールトトレラント(障害許容)なワークロードに最適です。マルチプレイヤーゲームサーバも例外ではありません。ゲームサーバの状態は、リアルタイムなプレイヤーの入力によって更新され、サーバは一時的な状態を保持します。ゲームサーバのワークロードは使い捨てになることが多く、スポットインスタンスを利用することでコンピュートにかかるコストを最大90%削減できます。このブログでは、スポットインスタンスを効果的に使用するためのゲームサーバワークロードの設計方法について説明します。 ゲームサーバワークロードの特徴 簡単に言えば、マルチプレイヤーゲームサーバは現在のキャラクターの位置と状態(主にアニメーション)を更新するためにほとんどの時間を費やします。残りの時間は、戦闘に関するアクションや移動、その他ゲームイベントに関連する画像の更新に費やされます。具体的にゲームサーバのCPUは、クライアントの位置情報を受信し、ゲームステートを計算し、その情報を特定の複数のクライアントに送信するという処理のためにネットワークI/Oを利用します。以上のことから、ゲームサーバのワークロードはカジュアルなマルチプレイヤーゲームには汎用インスタンスタイプ、ハードコアなマルチプレイヤーゲームにはコンピューティング最適化インスタンスタイプが適しています。 AWSはコンピューティング最適化(C4およびC5)や汎用(M5)をはじめとした多種多様なインスタンスタイプにおいてスポットインスタンスを提供しています。キャパシティはアベイラビリティゾーン内のインスタンスタイプごとに別々に変動するため、幅広いインスタンスタイプを使用することで同じ価格でより多くのコンピューティング能力を得ることができます。スポットインスタンスのベストプラクティスに関する情報はAmazon EC2 Spot Instancesの開始方法をご覧ください。 専用のゲームサーバを実行するためのソリューションの1つとして、Amazon GameLiftがあります。GameLiftはAWSの各リージョンでAmazon GameLift FleetIQやスポットインスタンスをデプロイします。FleetIQはプレイヤーのレイテンシ、インスタンス料金、そしてスポットインスタンスの中断(※)を気にしなくてもいいように中断レート(Interuption Rate)をベースとして新しいセッションをゲームサーバに振り分けます。より詳細な情報はAWS Game Techブログに掲載されている”Reduce Cost by up to 90% with Amazon GameLift FleetIQ and Spot Instances“をご覧ください。 (※)スポットインスタンスは空きリソースを提供している特性上、インスタンス需要に応じて中断されることがあります。詳しくはスポットインスタンスの中断をご覧ください。 その他のケースとして、マルチプレイヤーゲームサーバの展開にKubernetesやSwarm, Amazon ECSなどのコンテナベースのオーケストレーションによるゲームサーバのデプロイメントパターンを利用することができます。これらのシステムは大量のゲームサーバとしてデプロイされた複数のリージョンにまたがるDockerコンテナを管理します。本ブログの残りのパートではコンテナ化されたゲームサーバソリューションにフォーカスします。コンテナは軽量で、高速に起動し、ベースとなるインスタンスの使用率が向上するという特性があるため、ゲームサーバのワークロードに適しています。 なぜAmazon EC2 スポットインスタンスを利用するのか? スポットインスタンスは、使い捨てのゲームサーバワークロードを実行するための選択肢のひとつです。中断2分前に通知を受け取ることで、中断に備えることができます。インスタンスメタデータとAmazon CloudWatchによる通知処理の例を2つご紹介します。詳しくはこのブログの後半の「中断のハンドリング」および「ゲームサーバを冗長化するためには?」を参照してください。 スポットインスタンスは汎用およびコンピューティング最適化(C4およびC5)などゲームサーバのワークロードに適合するさまざまなEC2インスタンスタイプを提供します。また、スポットインスタンスは低い中断レートを提供します。スポットインスタンスアドバイザーは過去の履歴に基づいて、中断レートの低いインスタンスタイプを選択するのに役立ちます。 中断のハンドリング スポットインスタンスを使用する場合、中断によるプレイヤーへの影響を回避することが重要です。ここでは、GitHub上の”Spotable Game Server“で公開されているリファレンスアーキテクチャとサンプルコードによって、プレイヤー影響を避けるための戦略についてご紹介します。具体的には、Amazon EKSにおける、”kubectl drain”コマンドによるNode Drainageを例として挙げます。これにより、ノードのアンスケジューリング(解除)が可能となり、プレイヤーエクスペリエンスに影響を及ぼす可能性がある終了期間(terminationGracePeriodSeconds)にあるノード上で実行されているpodを削除します。その結果、podは正常に終了するシグナルがゲーム内に送信されている間も可動を続けます。 Node Drainage(ノードのドレイニング) Node […]

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P2Pからクラウドへの移行: For HonorとFriday the 13th The Gameがどのようにプレイヤー体験を向上させたのか

ゲーム開発者として、ローンチに至るまで情熱を絶やさずゲーム開発とファンコミュニティの育成に数年の歳月と投資をされてきたかと思います。最高のユーザー体験を提供することおいては、例えばネットワーク接続時のプレイヤーの待ち時間に対するバックエンドの選択肢等バックエンドインフラは一番の関心ごとではなかったかもしれません。 多くのゲーム開発者がピア・ツー・ピア(P2P)ネットワークでマルチプレイヤータイプのゲームを実現させています。開発当初は一見してコスト効果の高いソリューションに思えますが、我々は沢山の開発者がP2Pから クラウド上で可動する専用ゲームサーバー に切り替えられる案件を見てきました。ここでは、UbisoftやIllFonicのようなスタジオのFor HonorやFriday the 13th The Gameのチームが、なぜP2Pをやめクラウド上の専用ゲームサーバに乗り換えたのか、その理由のいくつかを見てみたいと思います 劣悪なレイテンシーと接続性からの脱却 P2Pネットワークでは同一エリアで強力なネットワーク接続があれば低レイテンシーな体験をプレイヤーにもたらしてはくれます。しかしながら、P2Pネットワークでの全体的なゲームのレイテンシーは、ホストとのネットワーク接続のレイテンシーに縛られます。 For Honorは、当初、P2Pネットワークモデルを採用してリリースされました。時間を経るに連れ、プレイヤーの体験に関してアーキテクチャの選択に起因するいくつかの問題がある事が明らかになり、セッションの移譲とNAT (Network Address Transaction) の問題解決やマッチメイキングとオンライン体験の安定性を得るために、UbisoftはAmazon GameLiftで稼働させる専用ゲームサーバモデルに移行する事を決定しました。 専用ゲームサーバは開発者側による細かな制御を可能にします。さらに、クラウド上でのホスティングを利用する事で、プレイヤーを低レイテンシーで安定したゲームサーバに接続する等の管理も容易にできるようになります。 ドロップアウト、ホストの優位性、マルチプレイヤーゲームのチート対策 プレイヤーは、ネット接続の問題、ゲームへの興味喪失等々様々な理由でゲームセッションからドロップアウトします。 ホストプレイヤーがゲームから抜けると、他の全てのプレイヤーのゲームの中断や瞬断を招きます。Friday the 13th The Game独自のユニークな非対称マルチプレイゲームではこの問題はより顕著でした。このゲーム内では、あの悪名高いジェイソンはマッチ中の他の全てのプレイヤーと敵対します。ホストプレイヤーがジェイソンに倒された場合に、墓からの観戦は望まずゲームからドロップアウトしてしまうので、全てのプレイヤーのゲームが中断してしまっていました。 P2Pネットワークでは不正やチートも容易にできてしまい、ホストはレイテンシー的に優位になる事が多々ありました。また、専用サーバモデルアーキテクチャに比べ、ホストプレイヤーのPCが認証を行うP2Pモデルではチートの検出も容易ではありませんでした。そして、ホストは他のプレイヤーに比べてレイテンシーが低いので度々優位になりました。専用サーバモデルを採用することで、ゲームの中断やチートの問題を抑え、全てのプレイヤーに平等なゲームプレイ体験を提供できるようになります。これらがIllFonicがAmazon GameLift上で専用サーバを稼働させるという選択をされ、マルチプラットフォーム(PC、Xbox One、PS4)間プレイを実現するに至った理由です。 UbisoftとIllFonicによるP2Pと専用サーバの知見がGDC 2018でシェアされました GameLiftチームによる「Exploring Trends of Multiplayer Game Infrastructure with Amazon Gamelift」セッションをぜひご確認ください。 UbisoftよりFor Honor開発者のDamien KiekenとRoman Campos Oriolaが、IllFonicよりFriday the 13th The Gameの技術ディレクターPaul Jacksonにより、彼らのバックエンドインフラやP2PネットワークからAmazon GameLift上の専用ゲームサーバへの移行に関してご紹介いただきました。また、Amazon GameLiftチームからもマルチプレイヤーゲームサーバのトレンドやマシンラーニング等も紹介されます。 GDC 2018 @ […]

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