Serverless 极致弹性解构在线游戏行业痛点
作者 | 罗松（西流） 来源 | 阿里巴巴云原生公众号
导读：本文将通过剖析一个个具体的场景案例，以期望给相关的游戏开发同学带来共鸣，同时也希望能给非游戏行业的同学带来一些启发。
一、前言
1. 游戏客户上云关注点
游戏行业是一个富有创意又竞争激烈的市场，被称为第九艺术。游戏客户上云主要关注以下 4 个方面：
- 快速迭代，全球部署
快速迭代是游戏行业的通用需求，包括开发效率、运维效率、架构解耦；同时游戏可能也会出海，所以也需要海外部署或全球部署战略。
- 高并发、高弹性
每个游戏上线时都会经历新开服、运营拉新等阶段，游戏本身也有日常峰谷，再加上偶尔的活动运营，也会产生峰值，因此在游戏行业高并发高弹性也是一个通用需求。
- 稳定、可靠、安全
要保证游戏的公平性和用户的玩家体验，防止作弊，所以需要保证游戏的稳定可靠与安全。
- 数据、运维、成本控制
游戏上线后，通过日志收集数据对用户行为进行分析，根据分析结果针对不同的玩家实施不同的运维策略，将运营重点放在中间的摇摆玩家上，从而做到精准定位、控制成本。
2. 认识函数计算
下文将要介绍的案例主要与函数计算相关，因此在此先对阿里云 Serverless 产品——函数计算做一下简单介绍。
函数计算：只需要专注业务代码，面向函数极简编程（各种编程语言），丰富的云产品间集成与事件驱动方式提供端到端解决方案。
- 专注业务代码
如上图所示，对于游戏开发者来说，使用函数计算，就只需要选择一个你最擅长的代码，编写这段代码，上传到计算平台，就可以完成开发任务。之后可以通过 API/SDK 调用这个函数，也可以通过云产品事件源去触发函数。
上图是一个简单的例子，用 Java 函数写一个“Hello World”，把它设置成 Java8 的执行环境，256MB 的内存，设置完上传到函数计算，开发任务就完成了，之后主动调用函数即可，无需关注任何基础设施。
这里单独介绍一下“云产品事件源触发函数”。除了主动触发函数，还可以用云产品来触发。比如使用阿里云的对象存储 OSS，上传一个 zip 包到 OSS Bucket 的某个目录，希望上传之后可以自动触发一个函数，然后这个函数可以把 zip 包自动进行解压，云产品事件源触发就可以实现这种效果。另外还有其他很多事件源，比如日志的事件源、 MNS 消息事件源、定时触发事件源等。
- 100< 代码量
面向函数极简编程，只需要关注核心代码。还支持各种编程语言，对开发者非常友好，开发者可以选一个自己最擅长的语言，写完后上传到函数计算即可。
- 100ms 极致弹性
如果触发函数，同时过来 10 个、 100 个、1000 个甚至 1 万个请求都不用担心，函数计算会百毫秒级弹出执行环境，每个执行环境去执行函数逻辑代码，再把函数执行的结果返回，帮助在线业务应对各种突发流量。
- 100% 资源利用率
在计费方面，函数计算是按执行环境的内存和执行时间计费，计费粒度可达毫秒级，只为请求产生的资源消耗买单，资源利用率达 100%，降低成本。
二、Serverless 游戏场景实践案例
1. 高弹性战斗结算业务
战斗结算是强 CPU 密集型，结算系统每日需要大量的计算力，尤其是开服或者活动期间突然涌入的大量玩家，导致需要的计算量瞬间几倍增长，同时需要结算系统保持稳定的延时来保证玩家的用户体验。
以 SLG 游戏或者回合制游戏场景为例，一场战斗结束后，为了用户体验，客户端需要先行结算，展示这一回合的结果，比如打赢了弹出胜利动画，打输了弹出失败动画。如果纯粹依赖客户端，很可能会出现客户端作弊的情况（比如作弊器），所以最后的结算肯定还是由服务器做结算。
随着游戏策划团队想法的增加，游戏越来越复杂，比如 buff、debuff、暴击等等。随着游戏越来越好玩，结算系统会越来越复杂，游戏进程很可能会出现卡顿现象，而最好的解决方案就是把战斗结算这一 CPU 密集型的逻辑抽离出来。这一方案也尤其适用于新开服、活动期间以及每日有日常峰谷的情况等。
如上图，当客户把战斗结算迁移到函数计算上后，明显可以看到， 即使 TPS 在日常峰谷呈 90° 直线上升，但是 Latency 延时仍然基本稳定在 200~300 毫秒之间，，充分保证了用户的玩家体验。
在这个场景中，函数计算的核心价值是：
- 弹性高可用：百毫秒级伸缩扩容，无需预留任何资源。
- CI/CD 和版本灰度能力：每当游戏策划有新想法时，战斗结算函数必然会更新，可以通过直接给这个函数设置版本和别名，从而非常安全地灰度到下一个版本的战斗结算函数。
这是游戏场景里非常经典的例子，将 CPU 密集型的逻辑抽离出来放到函数计算上，在不影响 Game server 的服务器的同时，又具备了百毫秒伸缩扩容的能力，保证了玩家用户体验。
2. Serverless 实现超大规模游戏营销
游戏厂商与广告商联合投放大量互联网广告，该业务场景无法准确预估运营流量，高并发、高弹性的后台服务对业务结果至关重要。且大量的营销数据和原始日志需要进行离线分析，驱动运营策略升级。
游戏厂商的需求是：第一，游戏需要大规模营销，波峰波谷无法预估；第二，游戏需要快速上线，对开发效率要求较高。
解决方案如上图，将函数埋点到网页里面，点击时自动触发这个函数，函数再把点击传过来的用户消息持久化到 kafka。这一步函数 TPS 非常高，预估是几万或者十万级别。第二步，通过 kafka connector 把消息持久化以后，connector 可以有 batch 操作，比如把 50 次点击的数据 batch 成 1 个再发给另外一个函数，相当于后面的这个函数变成了 1/50 的调用量，另外这个函数是异步触发，加上 batch 操作，起到削峰填谷的作用，因为只需要把消息写入到数据库就可以完成任务，只要不丢数据就好。同时这个函数打印的日志也可以用 SLS 进行分析或者写入数据库 RDS/ADP 进行玩家画像的分析。
客户压测数据如下图所示，第一个函数 TPS 上升到十几万，第二个削峰填谷后变成不到 3 万。
在这个场景中，函数计算的核心价值是：
- 事件驱动，解耦架构难点；
- 弹性高可用，削峰填谷；
- 快速开发上线，1 天完成开发和压测。
3. Serverless 实现安卓游戏 APK 包按渠道分发
UC 的游戏分发平台的游戏 APK 包需要根据实时请求中的参数获取渠道号，并将渠道号写入 APK 文件固定位置， UC 有每天有大量的且不同渠道的下载请求，能实时让用户断点下载指定渠道的 APK 游戏包。
以阿里内部 UC 游戏分发平台为例，在对象存储里面放了一个原始包，其他包在文件固定位置加一些东西就可以。但是 UC 渠道每天有不同的下载请求，通过 Channel=UC/小米/华为到 CDN，CDN 直接回源到函数计算， 比如在函数计算看到回源是小米，从 OSS 拿到原始包把小米渠道信息写进去，再把这个包直接返还给 CDN， 其他渠道包同理， 只要被下载过一次，都被缓存到 CDN。
这个案例中，函数计算的核心价值是：
- CDN 直接回源到弹性高可用的函数计算服务（FC）；
- 降低成本，按需付费。客户不需要为峰值预留计算资源，流量单价降价 40%。
4. Serverless 实现快速多渠道游戏打包
在发行游戏之前，通常会针对不同的发行渠道，将游戏母包和不同的渠道资料包构建成渠道包。在这个构建过程中，如果使用手工方式，存在易出错、效率低、高成本的痛点。
- **效率低：**针对不同的渠道去打包，传统的做法是固定买几台打包机，打包机可能大部分时间浪费，每周就打几次；
- **高成本：**渠道越接越多，打包机只有几台，想查看渠道包情况，可能需要打一晚上第二天才能看到。随着渠道越增越多，打包机也需要不断增加，闲置成本也越来越高；
- **易出错：**如何给打包机分配任务，调度系统需要自己开发，如果打包机出现了异常，需要自己去解决打包机的问题。
这个场景下，引入 Serverless 工作流，如下图所示：
工作流定义：第一步，把母包从 OSS 上下载下来；第二步，并行去打包这些包，每个渠道包有一个并行的任务；第三步，打包完以后，进行后处理。
在这个场景下，函数计算的核心价值是：
- 任务自动化：事件一键触发、自动运行，工作流完整跟踪记录整个打包流程，提高打包成功率；
- 打包并行化：多个渠道包构建过程并行，提高打包效率，同时支持配置模板化；
- 低成本： 按量付费，计算资源利用率高。
5. Serverless 实现游戏服务快速全球部署
阿里云作为国内第一家与 Terraform 集成的云厂商，生态支持较完整（Serverless 重度依赖云服务，中国支持较完整）。由于游戏不可能使用很多其他的云服务，而使用 Terraform 可以实现快速多云部署。
6. 实践案例总结
- CPU 密集接口
- 战斗结算；
- 社交类游戏中，游戏内截图、游戏直播视频在线截图、离线转码等；
- 聊天敏感词检测过滤，聊天翻译；
- 排行榜等。
- 游戏活动运营
- 激活码生成、消耗等一些封测运营活动；
- 游戏打包发行、广告买量、活动页、运营平台等业务平台。
- 用户基本业务数据处理
三、阿里云函数计算现状
1. 函数计算是国内企业 Serverless 架构落地、业务创新的首选产品
2020 年中国云原生用户调查报告，阿里云 Serverless 用户占比是 66%。CNCF 2019 年中国云原生报告中显示，函数计算是国内企业 Serverless 架构落地和业务创新的首选产品。
2. 阿里云函数计算产品全景
函数计算是国内生态最完整、功能最丰富的 Serverless 产品，开发者一步上云、一键 Serverless 化将成为现实。
图：阿里云函数计算产品全景
- 系统层面：支持了各种语言，开发者可以选一个自己最喜欢的语言，同时也支持了容器镜像，拥抱容器生态;
- 实例类型：默认选择百毫秒弹性实例，也可以选择性能实例（比如强 CPU 密集型的音视频转码）;
- 触发层：可以 API Gateway 或者 SDK 直接触发，也可以用 Kafka、OSS、CDN 等事件源触发;
- 工具层：有全新的 Serverless-Tool、Fun、开发者框架等等;
- 可观测性：包括日志、监控、 Metrics、告警、Tracing 等;
- 应用中心：有非常好的落地案例，可以快速体验经典案例。
四、附录参考
- 江娱互动：游戏领域 Serverless 架构探索之路
- 游戏打包过程枯燥且工作繁琐，如何提升打包效率？看鲸旗游戏的新思路
- 在游戏运营行业，Serverless 如何解决数据采集分析痛点？
- 函数计算 FC 助力游戏群采集营销数据滴水不漏
- 基于 ECI+FaaS 构建游戏战斗结算服
- 娱乐/教育行业：推流、转码一站式解决方案
- 零售行业：线上线下业务 Serverless 改造
作者简介： 罗松（西流），目前负责阿里云函数计算产品功能开发：runtime 开发、事件源集成以及工具链的开发等，毕业后，从事了两年手游开发，经历过完整的手游立项、研发、上线流程，17 年投身 Serverless 大潮，致力于将更好的 Serverless/FaaS 实践案例落地，打造国内最好的开源开放的 Serverless 社区。
本文整理自【Serverless Live 系列直播】1 月 27 日场 直播回看链接：https://developer.aliyun.com/topic/serverless/practices
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本书亮点：
- 从架构演进开始，介绍 Serverless 架构及技术选型构建 Serverless 思维；
- 了解业界流行的 Serverless 架构运行原理；
- 掌握 10 大 Serverless 真实落地案例，活学活用。
