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日理万机的在线游戏系统
 

【作者: 程裕翔】2003年11月26日 星期三

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在21世纪网络蓬勃发展的今天,许多人都可以透过网络的管道与世界各地的人们交流沟通,而目前最热门的网络交流管道,不外乎是由在线的交谈软件,如Yahoo Messenger、MSN Messenger和当红的ICQ等。不过最近几年,网络的速度爆炸,连带使得国内外的网络界兴起一阵在线游戏的热潮,让网络公司的业绩足足成长了数倍。据美国K2网络公司的调查显示,在线游戏在2002年到2005年之间的年度总营业额会从4亿美元跃升至50亿美元,由此可见在线游戏有多么地受到欢迎了。


传统在线游戏V.S.现代在线游戏

在线游戏从Serial Port的计算机对计算机游戏(PC-to-PC Game)、局域网络游戏(LAN Game),到因特网游戏(Internet Game),乃至于未来GSM和GPRS的无线传输网络游戏,分别代表着各个世代网络传输技术的进步,进而让用户能够玩到更高技术性的在线游戏。


过去在因特网速度不高的环境下,大多数的在线游戏都是靠着LAN或Serial的环境来运行;不过当时在LAN或Serial的架构下所执行的多人在线游戏,传送的更新频率大约是每秒30次,而数据量的传输约40Kb/sec。这种传输速度与质量固然是不错,但实际上有很多的游戏数据是没有传输的必要,所以相形之下一些多出来的带宽也就浪费了,且局域网络游戏的最大联机数只能够有32台计算机,也因此这种LAN或Serial型的游戏的发展有限。


在因特网传输速度提升之后,目前的在线游戏已发展成为因特网的多人联机系统,而这类型在线游戏的专业术语则被称为巨量多人联机游戏(Massive Multiplayer Online Game,MMOG);这里的巨量多人,是指最少有一千人以上同时在线的联机游戏。因为MMOG必须满足大量用户的同时联机,以至于游戏所发送的数据量必须相对地缩小,以降低网络的等待时间(Latency),所以网际在线游戏上的更新频率大约是每秒3到5次,而传输的数据量约12Kb/sec左右。借着数据量的缩小与讯息传递频率的提高,游戏系统成为只传送应被传送的数据,并达成讯息的实时性及网络带宽的节省。


在线游戏系统的介绍

目前线上游戏分布式计算系统大约分为两种架构,第一种是点对点(Peer to Peer, P2P)架构,另一种是主从式(Client – Server)架构。


P2P架构下的在线游戏

目前大部份的在线游戏都是以主从式架构来让玩家进行游戏,也就是利用Server(在线游戏供货商)与Client(玩家)的关系使玩家能够在网络上与其他的玩家来进行对战。不过最近流行的点对点系统(Peer-to-Peer Systems,P2P)也渐渐开始被一些研发单位拿来做为在线游戏的架构,藉以取代目前的主从式架构。


以点对点系统来作为在线游戏的基本架构,不但可以省去购买伺服丛集(Server Cluster)的庞大费用,并还可以提升网络联机的速度。我们以iPush Sever的主从式架构系统为例,假如每超过32000玩家,那么网络公司就要再添购一台伺服丛集;依此类推,假如上线的玩家超过30万人,那么网络公司就要添购十台伺服丛集,再加上需要大量的管理人员,这对中、小型的网络公司来说,是一笔庞大而又沉重的开销;所以网络公司使用点对点系统来经营在线游戏的事业,也是一个不错的选择。例如图一,黄点代表玩家,而方块则代表服务器;意即在线游戏各个服务器中的玩家,原本需要在透过服务器间的管道来与其他玩家们做交流,但在P2P的架构下,Map1的玩家不需经过服务器间的管道就可以直接和Map3的玩家交流。



《图一 在线游戏的流程图》
《图一 在线游戏的流程图》资料来源:http://www.cis.upenn.edu/~hhl/games/

不过P2P只适合用于小型的在线游戏,例如Yahoo的在线二人撞球、Microsoft Windows的在线牌类游戏,以及一些简单的在线麻将游戏等。假如是用在大量人数同时上线的的MMOG上面,那么P2P系统将会造成游戏的严重迟缓(Serious Lag)。这是因为MMOG需要大量处理在线游戏的对话、互动、交易、战斗,以及行动等数据,也就是说每名玩家都需要大量的带宽与良好的计算机系统来处理个人游戏里的这些数据。假如其中一名玩家的计算机和网络跟不上其他玩家的速度,那么这名玩家将会拖累其他玩家的游戏速度,影响到游戏的质量。


主从式架构下的在线游戏

主从式架构是目前线上游戏公司最常使用的分布式计算系统之一,而主从式架构中的负载平衡能力又分为四种,依照不同时期的推出顺序为:


  • 1. 单一服务器(Single Server),如早期的文字型多人联机游戏(MUD)和在线领土争夺战等,处理少量讯息的游戏。


  • 2. 静态空间(Spatial Zoning),如Everquest和Ultima Oline等,让玩家固定在同一个Server(在这里是指游戏的区域或空间)里游戏,不能随意更换Server。


  • 3. 动态空间(Dynamic Spatial Zoing),如Everquest 2和Star War等,让玩家可在不同的Server间,任意登录、游玩。


  • 4.动态用户球化空间(Dynamic User Spheres),如Zona公司结合艾扬科技的iPush Server所推出Terazona游戏平台,可以依照玩家彼此的互动行为来为玩家分组,突破传统以空间地形或是游戏功能区隔分组的方式。




《图二 主从式架构中的四种负载平衡能力》
《图二 主从式架构中的四种负载平衡能力》数据源:Zona Inc.与艾扬科技提供

iPush Server与Terazona所创造出来的MMOG世界

我们以Terazona和iPush Server做为一个例子。一个内建iPush Server的Terazona游戏平台伺服丛集,至少可以同时支持32,000人的上线量;而这个由Zona所建立的系统架构,还可以追踪3D世界环境与在线玩家的行为,进而设计出支持数万人同时联机的可扩充性系统,并且还有容错能力,同时也被称为第四代的MMOG负载平衡Server系统。以Terazona和iPush Server所建立出来的游戏平台,不仅能够同时处理大量的讯息,并且还能够串联不同的游戏主机在同一个Server底下同时进行同一款在线游戏的对战,如图三。


在Terazona和iPush Server的系统平台里,Client端是由不同的游戏主机组合而成,例如Plastation 2、Xbox、Gamecube,及PC等主机;中间端则使用iPush Server做为一个链接层;后端则是由许多的Game Server来处理玩家的讯息,而最后再由第二个iPush Server来做一个总管理,如图四。虽然iPush Server的性能优异,但是造价昂贵,所以国内目前还未有在线游戏代理公司使用Terazona和iPush Server来做为在线游戏的骨干。



《图三 多种游戏主机透过Terazona Server同时进行游戏对战》
《图三 多种游戏主机透过Terazona Server同时进行游戏对战》数据源:Zona Inc.官方网站

《图四 iPush Server各阶层图》
《图四 iPush Server各阶层图》数据源:艾扬科技官方网站

目前线上游戏的市场概况

由于台湾、南韩和香港三地拥有全世界最密集的网络设施,及最便宜的上网费用,以至于在线游戏在三地如雨后春笋般地不断出现。


从最初美国厂商所推出的Ultima Online和EverQuest,到后来的Diablo系列、Starcaft和Age of Empire系列掀起一股在线游戏的热潮之后,紧接着就是南韩所推出的天堂系列,以及红遍全球的Ragnarok系列在线游戏。这些在线游戏都有个共通点,就是无论身在何处,只要是可以上网的地方,都可以透过网络来进入用户的账号,以进行在线游戏。


不过在线游戏供货商要想维持在线游戏联机质量,则必须要有优秀的即时消息传递处理架构,因为大部份在线游戏的收费标准是以时间为单位。为了让更多玩家可以随时随地联机与他人对战,在线游戏供货商必须面对各种玩家的联机方式,包括从ADSL、Cable Modem、电话拨接、GPRS,甚至是PHS移动电话拨接,在线游戏供货商都必须能够顺利地提供玩家一个稳定的游戏平台。所以在线游戏架构必须要具备可全天候工作、可应付大量联机、自动侦错,及平衡负载的即时消息传递平台,提供用户一个安心游玩在线游戏的环境。


在线游戏公司的前景与瓶颈

目前国内会员数最多的在线游戏公司为游戏橘子,目前这家公司的会员人数已累绩到四百万,且也有一个完善的Gash(橘子的在线付费系统)机制,玩家可以选择在在线购买游玩点数,或是到便利商店购买点数卡,都是让玩家感到便利的一个机制。目前国内有几家在线游戏代理商,都依循着这种模式来让玩家缴付费用。


不过经营一个在线游戏公司并不是一件容易的事,据艾扬科技事业发展部经理陈纪任表示,现在的在线游戏公司的开销非常地大,就拿游戏橘子来说,单是付给韩国总公司的代理金就占了单月40%的营业收入,剩下的主机维护与添购和人力开销也占了40%以上,光是游戏橘子的一台Cluster就要花上大约100万美元,所以游戏公司真正能够从经营游戏里获得的利润实在有限。陈纪任预估,假如一个在线游戏的每日上线人数不到一万,那么这个在线游戏就会呈现亏损的状态。


目前线上游戏公司最害怕的就是黑客入侵,因为国内的在线游戏都与现实生活的金融交易息息相关,例如天堂的代币换现金活动和在线宝物的交易等,所以会有黑客以插件来赚取不法的利益,而在线游戏公司则需要对这种黑客行为提出一个防治的方法,以避免玩家的权益受损。


其实在国内的在线游戏的市场与技术日益成熟下,是需要一位严谨的制作人来监督,让游戏能够以一个完整的故事架构呈现在玩家眼前,而不是一直以数据片来补充游戏内容的不足,这样会令玩家感到自己是在线游戏公司的实验对象一般。


总结

在线游戏从最初的Serial Port游戏到现在的Internet游戏,无不展现了各个不同世代的技术与风格。在Server技术越来越进步的情况下,实现了从由几个人同时联机对战到几万人同时连现对战的理想,并让更多的玩家能够在同一时间内与其他几万名玩家做交流。不过如资金的运用、游戏的内容、Server处理的速度,及联机的质量等问题,都是有待在线游戏公司在日后解决。


延 伸 阅 读
摩托罗拉以JAVA平台整合技术,将网络在线游戏打进手机游戏平台。摩托罗拉最近与昱泉国际携手合作,将目前最为热门的计算机在线游戏作业平台,由计算机转换至手机,开启台湾手机联机游戏的全新时代,相关介绍请见「摩托罗拉领先突破Java平台整合技术」一文。
Zona所建立的Framework,不但可用以追踪3D世界环境与在线玩家的行为,更可以设计出支持数万人同时联机的可扩充性系统;同时Zona的官方网站还介绍他们所提供的开发工具与讯息标准,并可帮助游戏开发者发展网络游戏,你可在「体验游戏新世界」一文中得到进一步的介绍。
P2P应用在MMOG上是件不容易的事,不过国外有学术单位正在研以P2P的技术应用在MMOG上的可能性,或许在不久后,P2P不再只是续传软件的代名词了,在「P2PMMOG上的应用」一文为你做了相关的评析。
相关组织网站
美国在线游戏大厂blizzard官方网站
艾扬科技官方网站
Zona官方网站
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