譯者 | 布加迪

審校 | 孫淑娟

為了提供快速、流暢、無(wú)抖動(dòng)的游戲，又確保超低端到端延遲，社交媒體巨頭Meta創(chuàng)建了一套在單單一臺(tái)服務(wù)器上就能運(yùn)行多個(gè)游戲的基礎(chǔ)架構(gòu)以獲得經(jīng)濟(jì)效率，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)安全，該公司的軟件工程師在博文中寫道。

他們堅(jiān)稱，這個(gè)低延遲的游戲平臺(tái)還可以充當(dāng)Meta元宇宙的基礎(chǔ)。

Facebook于2020年推出了云游戲平臺(tái)，讓用戶能夠在所有瀏覽器上快速訪問(wèn)原生的安卓和Windows移動(dòng)游戲。大量的消費(fèi)者訪問(wèn)隨之帶來(lái)了開發(fā)和工程方面的諸多挑戰(zhàn)。

網(wǎng)絡(luò)、托管和集群管理

Meta在提供低端到端延遲方面采取的第一步是物理措施，即縮短云游戲基礎(chǔ)架構(gòu)與玩家本身之間的距離。為此，Meta使用了邊緣計(jì)算，并部署在靠近大量玩家的邊緣。邊緣計(jì)算的目的是“擁有一個(gè)統(tǒng)一的托管環(huán)境，確保我們可以盡可能流暢地運(yùn)行盡可能多的游戲，”Meta工程師Qunshu Zhang和Xiaoxing Zhu寫道。

圖1. 邊緣計(jì)算站點(diǎn)越多，用戶延遲越低

下一步，Meta的目標(biāo)是“確保我們可以盡可能流暢地運(yùn)行盡可能多的游戲”，工程師們寫道。

為此Meta與英偉達(dá)合作，在他們使用的GPU上構(gòu)建了一個(gè)托管環(huán)境。Meta認(rèn)為，這一步將提供“我們加載和流式傳輸游戲所需要的高逼真和低延遲”。

集群管理可以幫助縮短端到端延遲。為此，Meta使用了內(nèi)部開發(fā)的Twine集群管理系統(tǒng)。Twine在邊緣處協(xié)調(diào)游戲服務(wù)器，自定義構(gòu)建編排服務(wù)管理流信號(hào)。Windows和安卓都有不同的托管解決方案，這可以提供更大的靈活性。

圖2. Meta的云游戲基礎(chǔ)架構(gòu)

音頻和視頻流

高質(zhì)量音頻和視頻是云游戲最重要的兩個(gè)方面。音視頻的質(zhì)量要有保障。Meta的工程師們選擇了帶有安全實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（SRTP）的WebRTC，用于流式傳輸用戶輸入和視頻/音頻幀。

工程師們仔細(xì)研究了他們目前使用的工作流程：

游戲玩家執(zhí)行了一個(gè)動(dòng)作（讓角色跳躍）->點(diǎn)擊事件被捕獲，并發(fā)送到服務(wù)器->游戲模擬器收到事件->游戲渲染了包含動(dòng)作結(jié)果（角色跳躍）的幀->Meta捕獲了渲染后的幀，拷貝該幀，并使用視頻編碼器對(duì)幀進(jìn)行編碼 —>幀加以數(shù)據(jù)包化，以適合用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）數(shù)據(jù)包的格式 —> 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到玩家 —> 數(shù)據(jù)包被解碼成幀，并為玩家渲染。

雖然每個(gè)動(dòng)作快速執(zhí)行，但所有這些動(dòng)作累加起來(lái)可能會(huì)導(dǎo)致性能看似緩慢。

修改后的工作流程現(xiàn)在包括較少的步驟：

圖3. GPU編碼有助于縮減視頻和音頻流的延遲

現(xiàn)在，當(dāng)游戲渲染幀時(shí)，它在GPU中渲染，在編碼之前不會(huì)離開GPU內(nèi)存。因此，新進(jìn)程并不使用GPU和主服務(wù)器之間過(guò)多的PCI總線。為了進(jìn)一步提高效率，這個(gè)過(guò)程還創(chuàng)建了最終小于原始幀的編碼幀。

為了繼續(xù)力求改進(jìn)延遲，需要解碼時(shí)，視頻先于音頻發(fā)送，這與當(dāng)前音頻和視頻一起發(fā)送的做法不一樣。Meta還可以充分利用玩家的計(jì)算機(jī)顯示器或手機(jī)屏幕的固有延遲。屏幕以一定的速率（比如30fps或60fps）一幀一幀地渲染。Meta可以使用幀與幀之間那些難以察覺的間隔，幫助消化一些抖動(dòng)，并確保視頻平滑。如果是支持更高FPS的設(shè)備，延遲可以進(jìn)一步縮短。

安全

這套系統(tǒng)服務(wù)于基于Windows和安卓的系統(tǒng)，解決了這些環(huán)境的安全挑戰(zhàn)，同樣需要防范DDOS攻擊等威脅。

為了確保安全，Meta的云游戲基礎(chǔ)架構(gòu)與其核心數(shù)據(jù)完全分離。就如何保護(hù)云游戲基礎(chǔ)架構(gòu)而言，安全威脅在開發(fā)的各個(gè)階段都進(jìn)行了測(cè)試，從設(shè)計(jì)開始，一直持續(xù)到實(shí)施和測(cè)試。這包括威脅建模、安全代碼審查、模糊測(cè)試和安全測(cè)試。Meta還請(qǐng)外部公司執(zhí)行安全評(píng)估，作為另一層保護(hù)。

云游戲的下一步是什么？

在技術(shù)改進(jìn)方面，Meta目前正在與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商合作以改善移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的延遲，并與芯片組網(wǎng)絡(luò)廠商合作以縮短用戶設(shè)備的延遲。工程團(tuán)隊(duì)還在研究新的容器技術(shù)，以提供更好的流傳輸效率，并繼續(xù)確保安全措施與所有新興領(lǐng)域保持同步。

原文標(biāo)題：??A Look at Meta’s Low-Latency Metaverse Infrastructure??，作者：Jessica Wachtel