CN110025957B - 一种云游戏服务器端架构、客户端和系统 - Google Patents

一种云游戏服务器端架构、客户端和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云游戏服务器端架构，包括：宿主机、主机操作系统、虚拟机系统和控制层，其中，主机操作系统安装在所述宿主机上，所述宿主机位于云游戏服务器端架构底层，主机操作系统上安装多个虚拟机系统，虚拟机系统上运行多个控制层，虚拟机系统利用控制层控制运行在其上的游戏，并对游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频信号发送至用户的客户端，控制层接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制，使得本发明的云游戏服务器端架构能够同时运行多种异构平台的游戏，只需用户客户端能够支持音视频解码，支持标准输入即可实现不同用户多种异构的智能设备接入本发明的云游戏服务器端架构。

Description

一种云游戏服务器端架构、客户端和系统
技术领域
本发明涉及游戏领域，尤其是一种云游戏服务器端架构、客户端和系统。
背景技术
随着游戏行业的发展，各种硬件平台上的游戏层出不穷，一些个人用户的硬件设备由于配置原因不能很好的适配想要玩的游戏，这时候，云游戏的概念应运而生，云游戏实现多个用户使用常用的智能终端设备，通过网络连接，在运营商的云服务器上运行各自不同类型的游戏，但是现有的云游戏由于架构复杂其运营成本相对较高，很难推广，而且一些云游戏运营商只支持用户选择其游戏商店里面提供的游戏，不能同时运行多种异构平台的游戏，并且不支持不同用户多种异构的智能设备接入，这限制了云游戏的使用范围，因此，需要提供一种能够同时运行多种异构平台的游戏，并且支持不同用户多种异构的智能设备接入的云游戏服务器端架构来满足相应的需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的是提供一种能够同时运行多种异构平台的游戏，并且支持不同用户多种异构的智能设备接入的云游戏服务器端架构。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种云游戏服务器端架构，包括：宿主机、主机操作系统、虚拟机系统和控制层；
所述主机操作系统安装在所述宿主机上，所述宿主机位于云游戏服务器端架构底层，为一台独立的物理主机；
所述主机操作系统上安装至少一个所述虚拟机系统，所述虚拟机系统利用所述控制层控制运行在其上的游戏，并对所述游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频数据发送至用户的客户端；
所述虚拟机系统上运行至少一个所述控制层，所述控制层运行PC游戏和/或模拟器，所述模拟器用于运行非PC游戏；
所述控制层用于接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制。
进一步地，当用户在所述虚拟机系统上启动PC游戏时，所述控制层为所述PC游戏分配音视频通道、虚拟鼠标和虚拟桌面；
当用户在所属虚拟机系统上启动模拟器时，所述控制层为所述模拟器分配音视频通道、虚拟鼠标和虚拟桌面。
进一步地，所述模拟器包括游戏层，所述游戏层用于运行所述非PC游戏，所述模拟器数量与运行的所述非PC游戏数量对应。
进一步地，所述模拟器包括以下至少一种：街机模拟器、安卓模拟器、PS模拟器和Xbox模拟器；对应的，所述非PC游戏包括以下至少一种：街机游戏、安卓游戏、PS游戏和Xbox游戏。
进一步地，所述主机操作系统包括以下至少一种：Linux操作系统或Windows操作系统，所述虚拟机系统包括以下至少一种：Linux操作系统或Windows操作系统。
进一步地，所述宿主机包括CPU和至少一块GPU。
第二方面，本发明还提供一种云游戏客户端，所述云游戏客户端用于与如第一方面任一项所述的一种云游戏服务端架构连接，所述云游戏客户端接收所述虚拟机系统发送的编码后的游戏音视频信号，对其解码，并发送相应的游戏操作指令至所述控制层以完成相应的游戏控制。
进一步地，所述云游戏客户端包括以下至少一种硬件设备：手机、平板、PC电脑和机顶盒。
第三方面，本发明还提供一种云游戏系统，包括如第一方面任一项所述的一种云游戏服务端架构和如第二方面任一项所述的一种云游戏客户端。
本发明的有益效果是：
本发明搭建一种云游戏服务器端架构，包括：宿主机、主机操作系统、虚拟机系统和控制层，其中，主机操作系统安装在宿主机上，宿主机位于云游戏服务器端架构底层，包括多块GPU，主机操作系统上安装多个虚拟机系统，虚拟机系统上运行多个控制层，虚拟机系统利用控制层控制运行在其上的游戏，并对游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频信号发送至用户的客户端，控制层接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制，控制层可以控制PC游戏和使用模拟器的非PC游戏，使得本发明的云游戏服务器端架构能够同时运行多种异构平台的游戏，并且用户客户端能够支持音视频解码，支持标准输入即可实现不同用户多种异构的智能设备接入本发明的云游戏服务器端架构中，提高了云游戏的适用范围，并降低运营成本。
附图说明
图1是本发明中云游戏服务器端架构的一具体实施例的组成框图；
图2是本发明中云游戏系统的一具体实施例的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的一种云游戏服务器端架构，能够同时运行多种异构平台的游戏和不同用户多种异构的智能设备接入，提高了云游戏的适用范围，并降低运营成本，本发明实施例一提供一种云游戏服务器端架构。
图1为本发明实施例提供的一种云游戏服务器端架构的组成框图，如图1所示，本实施例的云游戏服务器端架构包括：宿主机、主机操作系统、虚拟机系统、控制层和游戏层，每一层的功能具体如下所述：
Level-1：宿主机，为一台独立的物理主机，该物理主机配置较高性能的CPU、GPU等硬件，并且GPU不止一块，可能有多块，来提高硬盘读写、网络读写等硬件性能，以及减少主机操作系统、虚拟机系统等运行过程中对系统资源的消耗。
例如，PC游戏会使用到较多的GPU资源做渲染，而且当要同时运行多个游戏时，需要较多的CPU资源和内存，因此本实施例云游戏服务器端架构中，主机操作系统的独立主机配备较高配置的GPU，或者多块GPU卡，以及较多的CPU核以应对并行多游戏的情况。另外，有些游戏运行后会占用较多的主机资源，使得主机很难再运行其他的游戏，因此需要对不同类型游戏进行实测，然后将不同的游戏相互合理搭配，使得每个游戏都可以流畅运行，同时最大化利用主机性能资源。
本实施例在宿主机同时运行多个游戏时，虚拟机系统需要采集在宿主机上的游戏运行画面，并将该游戏画面编码输出到用户的客户端，而每个游戏需要有独立的显示屏幕，不能够互相重叠，因此通过对宿主机的显卡进行多输出扩展的方式来解决，例如，英伟达GTX系列显卡都支持至少2通道的视频输出，一般可以为4路输出，因此通过扩展可以支持4路游戏画面的输出，如果每个显示区域中又分配多个小分辨率的游戏画面，就能同时输出多路游戏视频。
另外，多个游戏同时运行时，其游戏画面可以通过分区域采集的方式来采集，但是多个游戏的音频通道需要分配到不同的音频通道上，否则会出现混音现象，因此通过将不同游戏的音频输出绑定到不同主机物理或者虚拟机系统的音频通道上，即将每一路游戏音频都指定到特定的一个物理(HDMI/DP输出)或虚拟机系统的音频输出设备上，这样可以实现多路音频采集过程中无失真采集。
Level-2：主机操作系统，安装在宿主机上，可以为Linux操作系统或Windows操作系统，其功能主要是管理上层的虚拟机系统。
Level-3：一个主机操作系统上可以安装多个虚拟机系统，图1中示出了3个虚拟机系统，虚拟机系统为Linux操作系统或Windows操作系统，虚拟机系统完成启动、结束和监控操作，虚拟机系统共享并独占宿主机的一部分硬件资源，每个虚拟机系统均利用控制层控制管理运行在其上的游戏，并对游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频信号发送至用户的客户端，采集音频的方式为loopback方式。
本实施例中，当虚拟机系统上运行多个游戏时，由于每个游戏都由对应的用户进行输入控制，因此需要通过网络将用户的输入数据存入数据包，发送至对应的虚拟机系统，由虚拟机系统根据接收到的数据包模拟用户的输入操作，但是在一个操作系统下，同时出现多个键盘鼠标输入操作，会造成输入混乱的情况，因此本实施例通过虚拟鼠标/键盘的方式来解决多输入问题，即每个用户独立控制分配给他的虚拟键鼠，通过鼠标在分配给他的游戏窗口中完成移动和鼠标点击事件。
Level-4：虚拟机系统上运行多个控制层，控制层接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制，控制层运行PC游戏和/或模拟器，模拟器用于运行非PC游戏。图1的一种示例中，每个虚拟机系统运行多个控制层，不同控制层运行不同类型的游戏。
游戏分为PC游戏和非PC游戏，PC游戏即常见的电脑客户端游戏，非PC游戏包括手游、页游等，非PC游戏运行在模拟器的游戏层，模拟器数量与运行的非PC游戏数量对应。
当用户在虚拟机系统上启动PC游戏时，控制层为PC游戏分配音视频通道、虚拟鼠标和虚拟桌面等资源，将游戏窗口定位到该虚拟机系统分配的虚拟桌面的指定位置。
当用户在虚拟机系统上启动非PC游戏时，控制层为模拟器分配音视频通道、虚拟鼠标和虚拟桌面等资源，将模拟器窗口定位到该虚拟机系统分配的虚拟桌面的指定位置，启动其中的游戏，非PC游戏运行在模拟器的游戏层上。
本实施例中模拟器包括以下多种：街机模拟器、安卓模拟器、PS模拟器和Xbox模拟器，对应的非PC游戏包括以下多种：街机游戏、安卓游戏、PS游戏和Xbox游戏，一个模拟器只启动一个非PC游戏。
本实施例中，在一个虚拟机系统中可以启动多个PC游戏或非PC游戏，游戏数目受宿主机物理硬件的性能、屏幕分辨率以及音频通道数的约束。
本实施例中的云游戏服务器端架构，能够将不同平台上的多种类型游戏在同一台主机上并行运行，使得本发明的云游戏服务器端架构能够同时运行多种异构平台的游戏，同时将游戏画面/声音以音视频的方式发送给客户端，客户端将用户操作发生到游戏服务器，用户客户端能够支持音视频解码，支持触屏，手柄，鼠标，键盘等标准输入即可实现不同用户多种异构的智能设备接入本实施例的云游戏服务器端架构中。
实施例二：
本发明还提供一种云游戏客户端，应用于如实施例一提供的一种云游戏服务器端架构中，其中云游戏客户端接收虚拟机系统发送的编码后的游戏音视频信号，对其解码，并发送相应的游戏操作指令至控制层以完成相应的游戏控制。
云游戏客户端只要能支持音视频解码即可，包括以下几种智能设备，如：手机、平板、PC电脑和机顶盒等。
实施例三：
如图2所示，为本发明提供的一种云游戏系统示意图，其云游戏服务器端架构采用如实施例一所述的一种云游戏服务器端架构，客户端采用如实施例二所述的一种云游戏客户端，客户端发送游戏操作控制指令至云游戏端，云游戏端发送游戏音视频信号至客户端，以软件的方式实现。
本发明搭建一种云游戏服务器端架构，包括：主机操作系统、虚拟机系统和控制层，其中，主机操作系统位于云游戏服务器端架构底层，为独立的物理主机，包括多块GPU，主机操作系统上安装多个虚拟机系统，虚拟机系统上运行多个控制层，虚拟机系统利用控制层控制运行在其上的游戏，并对游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频信号发送至用户的客户端，控制层接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制，控制层可以控制PC游戏和使用模拟器的非PC游戏，使得本发明的云游戏服务器端架构能够同时运行多种异构平台的游戏，并且用户客户端能够支持音视频解码，支持标准输入即可实现不同用户多种异构的智能设备接入本发明的云游戏服务器端架构中，提高了云游戏的适用范围，并降低运营成本。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种云游戏服务器端架构，其特征在于，包括：宿主机、主机操作系统、虚拟机系统和控制层；
所述主机操作系统安装在所述宿主机上，所述宿主机位于云游戏服务器端架构底层，为一台独立的物理主机；
所述主机操作系统上安装至少一个所述虚拟机系统，所述虚拟机系统利用所述控制层控制运行在其上的游戏，并对所述游戏的音视频进行采集和编码，将编码之后的游戏音视频数据发送至用户的客户端；其中，当同时运行多个所述游戏，所述虚拟机系统通过分区域采集每个所述游戏的游戏运行画面，将所述游戏运行画面进行编码之后的数据输出到用户的客户端，并将每个所述游戏的音频输出绑定到对应的所述虚拟机系统的音频通道上；
所述虚拟机系统上运行至少一个所述控制层，所述控制层运行PC游戏和/或模拟器，所述模拟器包括游戏层，所述游戏层用于运行非PC游戏；
所述控制层用于接收用户的客户端发送的游戏操作指令进行相应的游戏控制；
当用户在所述虚拟机系统上启动所述PC游戏时，所述控制层为所述PC游戏分配音视频通道、虚拟鼠标和虚拟桌面，以将所述PC游戏的游戏窗口定位到所述虚拟桌面的指定位置，则所述用户根据所述虚拟鼠标在所述虚拟桌面的游戏窗口中完成移动和鼠标点击事件；
当用户在所述虚拟机系统上启动所述模拟器时，所述控制层为所述模拟器分配所述音视频通道、所述虚拟鼠标和所述虚拟桌面，以将所述模拟器的模拟器窗口定位到所述虚拟桌面的指定位置。
2.根据权利要求1所述的一种云游戏服务器端架构，其特征在于，所述模拟器数量与运行的所述非PC游戏数量对应。
3.根据权利要求1所述的一种云游戏服务器端架构，其特征在于，所述模拟器包括以下至少一种：街机模拟器、安卓模拟器、PS模拟器和Xbox模拟器；对应的，所述非PC游戏包括以下至少一种：街机游戏、安卓游戏、PS游戏和Xbox游戏。
4.根据权利要求1所述的一种云游戏服务器端架构，其特征在于，所述主机操作系统包括以下至少一种：Linux操作系统或Windows操作系统，所述虚拟机系统包括以下至少一种：Linux操作系统或Windows操作系统。
5.根据权利要求1所述的一种云游戏服务器端架构，其特征在于，所述宿主机包括CPU和至少一块GPU。
6.一种云游戏客户端，其特征在于，所述云游戏客户端用于与如权利要求1至5任一项所述的一种云游戏服务端架构连接，所述云游戏客户端接收所述虚拟机系统发送的编码后的游戏音视频信号，对其解码，并发送相应的游戏操作指令至所述控制层以完成相应的游戏控制。
7.根据权利要求6所述的一种云游戏客户端，其特征在于，所述云游戏客户端包括以下至少一种硬件设备：手机、平板、PC电脑和机顶盒。
8.一种云游戏系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的一种云游戏服务端架构和如权利要求6至7任一项所述的一种云游戏客户端。
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