Концепция будущего: как туманные вычисления могут помочь игровой индустрии

Децентрализованные системы, которые работают на разработчиков и игроков.

Туманными вычислениями (Fog Computing) называют целый комплекс технологий, которые обеспечивают обработку данных не в определённом дата-центре или их группе, а в распределённой сети. Основная активность ведется в узлах, максимально близких к пользовательскому устройству.

Туманные вычисления могут сочетаться с обычными «облаками», но при этом «туман» обеспечивает возможность снизить до минимума задержки при передаче данных по сети и ограничения по пропускной способности. Данные при этом обрабатываются в реальном времени.

Использоваться туманные вычисления могут во многих сферах, включая «интернет вещей», умный транспорт, управление ресурсами, мониторинг окружающей среды. И конечно, это ещё и игровая сфера, где как нигде, очень важен фактор минимальной задержки при передаче информации по сети.

О том, как туманные вычисления могут пригодиться геймерам и разработчикам игр, в колонке для DTF рассказывают технический директор платформы SONM Игорь Лебедев и владелец продукта Евгений Манаев.

Туманные вычисления — это общая концепция, стандарт на которую пока не выработан (хотя такая работа ведётся). Поэтому здесь и далее под вычислительным туманом подразумевается концепция «публичного вычислительно тумана» (в противоположность «корпоративному»), где в качестве узлов (поставщиков оборудования) выступают свободные вычислительные ресурсы, такие как GPU майнинг-ферм, избытки мощностей дата-центров и клауд-провайдеров и домашних ПК.

Таким образом, вычислительный туман в понимании SONM — это множество вычислительных ресурсов со следующими характерными чертами:

Один из основных способов применения «тумана» в игровой сфере — обработка крупных массивов данных. К примеру, рендеринг как отдельных моделей игрового мира, так и всей вселенной определённой игры, включая искусственный интеллект, распределение ресурсов между отдельными командами и генерацию локаций.

Сейчас разработчики игр выполняют эти задачи либо собственными силами, разворачивая мощную вычислительную инфраструктуру на месте, либо работают с облачными сервисами, включая Amazon Web Services, Google Cloud Platform, Microsoft Azure и другие.

Но это довольно дорого и не всегда эффективно с точки зрения сетевых задержек. А поскольку экономия ресурсов всегда была одним из приоритетов для компаний любого размера, возможность сократить издержки и операционные расходы вряд ли кто-то упустит.

В случае туманных вычислений речь идет о 5-10 кратном сокращении расходов. В качестве примера могут выступать стоимость аренды инстанса Amazon с четырьмя серверами, оснащёнными GPU уровня Nvidia Tesla K80 (конфигурация p2.xlarge) и система аналогичной мощности от SONM (GPU NVIDIA 1080 TI). Месячная аренда инстанса обойдется клиенту AWS в 576 долларов, а вот пакет от SONM — примерно в 47 долларов.

Сейчас рендеринг на GPU становится всё более популярным, а децентрализованная инфраструктура туманных вычислений во многих случаях основывается именно на GPU. Кроме визуализации, «туман» позволяет выполнять сложнейшие расчёты, например, производить определение взаимодействия объектов в игровой вселенной. Программное обеспечение, которое в некоторых программных конфигурациях может работать в условиях тумана — Octane Render, Redshift, Vray, Blender и другие.

В случае рендеринга инфраструктура сети туманных вычислений является основой для формирования рендер-кластера. Управление данными выполняется с локального ПК или ноутбука пользователя, а вот обрабатываются они в «тумане» (можно и в сопряжении с «облаком»).

Для увеличения производительности системы можно использовать так называемые рендер-фермы, которые обеспечивают возможность масштабирования вычислений в зависимости от требуемого объёма работы. Когда нужно выполнить рендеринг игровой модели — задействуется всего несколько элементов сети, а когда выполняется просчёт игрового мира, в работу вступают сотни и тысячи отдельных элементов.

В случае «тумана» эти элементы — компьютеры, ноутбуки и даже мобильные телефоны, то есть гаджеты, которые могут быть не слишком производительными. Совокупная мощность ресурсов сети обеспечивает возможность обработки огромных объёмов данных.

Например, если составить сеть из 100 тысяч устройств с видеокартами уровня Nvidia GTX1070, совокупная мощность «тумана» может составить около 325 петафлопс. Для сравнения, пиковая производительность самого мощного в мире суперкомпьютера Sunway TaihuLight составляет 125,43 петафлопс.

Туманные вычисления могут пригодиться не только разработчикам игр, но и геймерам. К примеру, на основе распределённой инфраструктуры можно сформировать онлайн-сервисы, на мощностях которых будет обрабатываться игровая информация. В результате самые современные игры можно будет запускать на устаревших ПК и ноутбуках.

Эта идея не нова: централизованные облачные сервисы такого типа появились много лет назад. Пример — компания G-cluster, основанная в 2012 году. Этот и другие сервисы имеют одну общую проблему — высокий уровень задержек при передаче обработанных данных на компьютер пользователя. В итоге игра «идёт», но не очень гладко.

Если сервера сервиса расположены достаточно далеко от геймера, то играть практически невозможно — задержка между нажатием на кнопку мыши или клавиатуры и ответным действием персонажа или игрового мира превратит игру в ад.

«Туман», в силу близости вычислительных модулей к пользователю, таких недостатков лишен. Кроме того, как уже говорилось выше, для разработчиков сервиса удалённой игры аренда инстанса в «тумане» обойдётся гораздо дешевле работы с инстансами в «облаках».

В случае проведения соревнований киберспортсменов «туман» тоже способен проявить себя. Скажем, организаторы турнира приняли решение провести соревнование в Сингапуре. За пару дней до начала мероприятия арендуется определенный объём «туманных» ресурсов, на основе которых поднимается вся необходимая для соревнований инфраструктура.

Для организаторов работа с туманными вычислениями будет означать относительную дешевизну арендуемых мощностей и низкий уровень задержки при передаче данных.

В настоящее время организация стриминга возможна благодаря централизованным облачным сервисам. С увеличением качества видеопотока и роста количества геймеров, транслирующих свои игры, некоторые облачные сервисы справляются со своей работой не идеально.

Загрузка HD-видеопотока будет выполняться быстрее и без опоры на централизованный сервис. Кроме того, «туманная инфраструктура» обеспечивает более высокую пропускную способность по сравнению с облачными сервисами, доступными для работы сегодня.

Само появление туманных вычислений открывает возможность для развития новых классов игр, например симуляции реальности или игровых миров, а также игр, в которых не требуется участие игрока.

Традиционные многопользовательские игры очень сильно нагружают свои серверы в отличие от «туманных» игр, где сервер обычно выступает арбитром, обрабатывает и проверяет лишь координаты. Игровые симуляции требуют намного больших вычислительных ресурсов, чем может предоставить традиционная серверная структура. Но эти ресурсы есть в модели вычислительного тумана, и при необходимости их можно получить.

Zero-play игры подразумевают задание игроком начальных параметров игрового персонажа, которые определяют его черты характера и дальнейшую судьбу в рамках игрового мира. Дальнейшая игра заключается в просмотре статуса жизни игрового персонажа в моделируемом мире. При этом моделирование может происходить на узлах вычислительного тумана.

В целом, в игровой сфере постепенно растёт нужда в более быстрой передаче и обработке больших массивов данных. Туманные вычисления могут удовлетворить эту потребность. Причём наиболее эффективными являются гибридные решения, например, инфраструктура туманных вычислений вместе с «облаками».