CN105072162A - 一种基于sdn和云平台的大型网络游戏架构系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统及方法，本发明涉及基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统及方法。本发明的目的是为了解决现有技术不能充分利用软件定义网络的网络可编程特性和云计算技术的资源动态分配特性，网络延迟率高，丢包率高，云资源利用率低，无法解决服务器饱和、网络通信质量低以及无法达到用户体验目的的问题。通过以下技术方案实现的：用于对资源进行实时监控、整合、记录和协调控制的全局服务器模块；用于进行组播树优化的SDN通信模块；用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器模块；用于实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器模块。本发明应用于网络服务领域。

Description

一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统及方法

技术领域

本发明涉及基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统及方法。

背景技术

(一)软件定义网络

软件定义网络是一种提供给网络管理员通过底层抽象接口管理网络服务的方法，是一种新型网络架构，SDN的创新思想主要体现在控制层与实体数据转发层之间的业务分离，这对网络交换机的工作方式产生了重大的影响。高级用户不满足于使用网络预先设定好的功能，而是希望在自己的业务功能不断丰富变化的过程中，能够按照自身需求快速进行调整。而在控制层面分离出来，或者说控制层面可以开放出来，更能实现虚拟化的灵活性，使得用户能够进行程序编制，那么基于应用与流量变化的快速响应，便不需要完全依赖于设备供应商的长周期软硬件升级来完成。

SDN通过解耦系统，使得通信的发送地点(控制面)决定着下层系统到选定目的地将来的流量(数据面)。SDN需要一些方法来结合控制面与数据面。OpenFlow,这个概念,经常被误解和SDN是等同的，但其他类似的系统也可归入这一概念。软件定义网络(SDN)是一种架构具有动态的，可管理，高性价比，和适应性等特点，适合当前高带宽，动态的应用。SDN架构解耦网络控制和转发功能，使网络的控制直接变成可编程的而且底层基础设施可以有用程序和网络服务提取出来。SDN架构主要特点是：

·直接编程：网络控制直接编程，因为它是脱离转发功能。

·灵活：从转发抽象控制，管理员可以动态地调整全网流量，以满足不断变化的需求。

·集中管理：网络智能(逻辑)集中在基于软件的SDN控制器，是维护网络的全局视图，其中应用程序和策略引擎作为单一的逻辑交换机。

·编程配置：SDN通过动态、自动SDN方案让网络

管理者很快地安装、管理、保护和优化网络资源，这些自动SDN方案可可以编写自身程序，因为该方案不依赖于专有软件。

·基于开放标准和厂商中立的：当通过开放标准来实现，SDN简化了网络设计和操作，因为指令由SDN控制器提供的，而不是多个供应商特定的设备和协议。

(二)云计算

云计算依赖于资源共享，实现连贯性和大规模，类似于覆盖网络的实用程序(如电网)。从根本上说，云计算就是融合了基础设施和共享服务这么一个广泛的概念。

云计算,或在更简单的速记”云”,也关注最大化效率的共享资源。

云计算不仅可以被多个用户共享而且会动态的重新分布每个要求，利用云计算,多个用户可以在没有为不同的应用程序购买许可的情况下，访问单个服务器检索和更新他们的数据。“移动云计算”这个词也指的是一个组织远离传统的资本支出模型运营成本模型。主要支撑云计算的技术是虚拟化，虚拟化软件的物理计算装置分离成一个或多个“虚拟”的设备，每一个都可以容易地使用和管理，以执行计算任务。随着操作系统级的虚拟化基本上是建立多个独立的计算设备的可扩展系统，闲置的计算资源可以分配和使用效率。云计算采用的面向服务的架构(SOA)的概念，可以帮助用户破解业务问题，也可以被集成，以提供一个解决方案的服务。云计算提供其所有的资源服务，和利用了既定的标准和最佳积累了SOA的领域的做法，让全球方便地访问云服务以标准化的方式。云计算还利用从实用概念计算提供量度中使用的服务。这样指标是在公共云按次付费使用的核心模型。此外，测得的服务是一个基本在自主计算的反馈回路的一部分，从而允许服务扩展点播和执行自动故障恢复。

(三)大型多人在线游戏架构

MMORPG在全世界受到广泛欢迎的同时，也面临着一些困难和挑战，限制了网络游戏的发展。很多网络游戏注册用户数增长迅速，但是应付用户数量的增长的办法却很有限。如WorldofWarcraft这样的大型网络游戏，注册用户增长十分迅速，但是每个虚拟世界可容纳的人数较少，为了满足用户的需要，只能采用增加虚拟世界的个数的办法。这些虚拟世界彼此隔离，但是地图一样，游戏过程也相同，只是不同虚拟世界中的用户彼此不能沟通，而且一个用户也不能从一个虚拟世界转换到另一个虚拟世界。可是，网络游戏是一个注重人与人之间交流的游戏形式，很多玩家都是为了和好朋友一起游戏而注册成为用户，如果因为某个虚拟世界人数过多造成两个现实中的好朋友不能一起游戏，就会大大降低游戏的乐趣，造成用户流失。

造成这种现象的原因在于MMORPG服务器架构的可伸缩性不能满足不断增长的用户数量对服务器性能的需要。MMORPG是最复杂的分布式系统之一，实现一个高可伸缩的服务器架构是极富挑战的事情。如果服务器的可伸缩性有限，不能满足一个虚拟世界中用户数的不断增长，那么游戏运营商只能添加新的虚拟世界。

因此，可伸缩性(Scalability)成为MMORPG领域的研究热点。

现有的大型网络架构中通常都是对资源进行静态的配置，例如服务器搭建完毕就不会再进行移动，而面对庞大复杂的事务处理和大量用户中不平衡的服务需求，导致没有对资源进行充分的利用，另外由于服务器物理位置的固定，也造成了无法解决随着不同地理区域用户增长，平均网络延迟也随之增加的问题。

另外，由于网关的单节点故障导致整组服务器无法对外提供服务的问题，也可根据动态的服务器加载解决。

综合以上三个方面，现有技术不能充分利用软件定义网络的网络可编程特性和云计算技术的资源动态分配特性，网络延迟率高，丢包率高，云资源利用率低，无法解决服务器饱和、网络通信质量低以及无法达到用户体验目的的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术不能充分利用软件定义网络的网络可编程特性和云计算技术的资源动态分配特性，网络延迟率高，丢包率高，云资源利用率低，无法解决服务器饱和、网络通信质量低以及无法达到用户体验目的的问题，而提出了一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统及方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器模块；

用于将用户通过隧道技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信模块；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器模块；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求的服务进行服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器模块。

一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构方法，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器步骤；

用于将用户通过隧道技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信步骤；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器步骤；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求进行服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器步骤。

发明效果

本发明目的提出一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构，通过使用SDN技术，根据网络的拓扑结构利用SDN进行组播树优化，提高了网络通信质量以解决网络延迟率高和丢包率高的问题，本发明提出的架构，经过测试减少了15％丢包率；用过使用云计算技术，将现有资源根据用户的地域分布和用户规模进行按需分布，解决了云资源利用率低的不足，实验表明本发明提出的架构提高了至少20％云资源的利用率。

本发明目的提出一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构，主要利用SDN和云技术对现有的大型网络游戏架构进行改进，提出一种新型架构，与现有技术相比，充分利用了软件定义网络的网络可编程特性和云计算技术的资源动态分配特性，降低了网络延迟，优化组播树，减少了15％丢包率。也同时提高了至少20％云资源的利用率，也从某种程度上解决了服务器饱和问题(当服务器饱和，需要排队进入时，动态加载二级独立服务器)，提高了用户体验。因此，可以提高网络通信质量和资源利用率，同时也达到提高用户体验的目的。

附图说明

图1是基于软件定义网络和云计算的大型多人在线网络游戏架构设计图；

图2是云平台控制服务器架构设计图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器模块；

用于将用户通过隧道(Tunneling)技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信模块；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器模块；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求的服务进行各类服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器模块。

图1中GRE为通用路由封装协议，Tunnel为隧道技术，GRE是VPN的第三层隧道协议。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构方法，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器步骤；

用于将用户通过隧道(Tunneling)技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信步骤；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器步骤；；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求的服务进行各类服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器步骤。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1

本例为大型多人在线竞技类游戏，设计区别于一般网络游戏架构的关键模块，包括云平台控制服务器和SDN网络模块

云平台控制服务器(动态二级竞技房间服务器)：

竞技类游戏通常在游戏开始前，会在一个全局的场景，如游戏大厅等，进行对手的选择和匹配，当对手设置完毕后，会当前比赛的用户会进入到一个封闭的游戏环境中，随后用户的通信和游戏提供的服务范围会确定在这个封闭环境内，这样就确定了一个通信域，具体来说，也就是竞技房间，当同时在线用户超过当前服务器负载上限时，可在云服务器上动态加载动态二级竞技房间服务器，反之，也可根据用户动态控制减少二级服务器的数量，以达到资源的合理分配和利用。

SDN网络通信模块：

在游戏大厅中匹配对手然后进入一个封闭的游戏环境中进行游戏，产生的事件有可能发生冲突，需要服务器仲裁，具有较高的实时性。在云主机上建立SDN加速节点，根据该地理区域的用户量分配带宽，合理并高效地优化组播，有效减少延迟提高实时性和用户体验。

Claims (2)

1.一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构系统，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器模块；

用于将用户通过隧道技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信模块；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器模块；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求进行服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器模块。

2.一种基于SDN和云平台的大型网络游戏架构方法，其特征在于它包括：

用于对SDN通信模块、云平台控制服务器模块和服务提供服务器模块的资源进行实时监控、整合、记录和通过调度算法进行协调控制的全局服务器步骤；

用于将用户通过隧道技术连接到SDN网关，接入SDN网络，根据SDN的拓扑结构进行组播树优化的SDN通信步骤；

用于对二级服务进行实时调度的服务提供服务器步骤；

其中，所述二级服务包括AI服务、帐号服务、逻辑服务和活动服务；

用于对各个物理地域进行分离，根据用户量和用户请求进行服务器的动态加载，实现数据的缓存和隔离的云平台控制服务器步骤。