容器技術在游戲云應用展望
基于游戲行業“短平快”的鮮明特點， 每一個游戲世界里面，每一種業務邏輯，譬如控制人物的行走，戰斗，場景，聊天，存檔，數據庫等，都可以運行在一個獨立的容器中。這一系列的容器，就構成了一個獨立的游戲世界的自治系統。 目前，騰訊內部業務運行環境基本全部實現了容器化，在2014 Container技術大會中，騰訊云高級產品經理劉永峰曾發表演講“Docker時代，公有云面臨的挑戰和機遇”。本文中劉永峰展望了容器技術在游戲云的應用。以下為原文：
什么是容器？
容器（Container）是一種輕量級的虛擬化技術，所謂輕量級虛擬化，就是使用了一種操作系統層虛擬化技術，這種技術允許一個操作系統上用戶空間被分割成幾個獨立的單元在內核中運行，彼此互不干擾，這樣一個獨立的空間，就稱之為一個容器。舉個例子，一個操作系統，可以類比成一套公寓，那么容器，就相當于公寓中的一個房間，大家共享同一個客廳，廚房和衛生間。但是房間和房間之間彼此隔離，一個房間里面的人的活動，不會影響到其他房間的住客。房間也有門，有一定的安全措施。隨著虛擬化技術的發展，一臺物理的機器可以虛擬成多臺虛擬機，但是虛擬一個獨立操作系統是存在系統損耗的，不可能虛擬太多。而容器就不同了，同一臺機器，可以運行幾十個甚至數百個容器。基本沒有太大的性能上的損耗，并且啟動一個容器，就像啟動一個進程那么簡單，在秒級的時間即可完成。因此在某些場景下，容器技術會有非常大的優勢。
容器技術的發展歷程
容器的技術并不是一項很新的技術，早在十多年前，其思想就已經開始得到應用了。2005年，Solaris系統率先推出了容器的概念。2007年的時候，容器技術的核心特性cgroup正式進入Liunux內核。2011年，已經形成了標準化的規范。業界在對容器的使用上，也越來越廣泛，特別是一些大的互聯網公司，國內的騰訊，百度，都已經在內部生產環境中大規模使用了容器技術。對于容器技術使用最成熟的當屬Google，Google內部的幾乎所有的業務，其運行環境基本全部實現了容器化。容器發展的最重要的一個里程碑是Docker的出現。很多人有誤解，Docker其實并不是一種虛擬化的技術，而是一種容器的管理技術，它主要由容器管理引擎，客戶端以及AUFS文件系統組成。將容器的構建，分發和運行標準化了。因此出來一年多，其熱度已經席卷全球。
容器技術有哪些優勢
隨著容器技術的發展，特別是插上Docker的翅膀后，顯得如虎添翼。它有什么優勢，能夠解決什么問題呢？
這里總結了如下幾點：
提升了虛擬化的粒度：由于Container是一種操作系統層的虛擬化技術，可以在進程級別進行隔離，因此一臺物理的機器，可以運行非常多的容器，而將性能損耗降到***。當然也支持在虛擬機上運行容器。因此，一些低成本，支持動態伸縮的微服務成為可能。譬如一個個人站點，一個公眾賬號，一個個人博客。當然也可以用于游戲服的場景。
IT服務交付標準化：在Docker中，有容器和倉庫的概念，任何服務，都可以打包成容器。容器可以存儲在倉庫中。當需要執行式，直接從倉庫中拉取進行執行。屏蔽了底層IT基礎設施之間的差異。服務的運營實體不需要了解容器內部的結構，只需要從倉庫中拉取進行執行就行了。因此可以在IT服務的交付和使用者之間劃開一條清晰的界限。非常適合目前IT服務分工越來越細的趨勢。
開發，測試，部署一體化：系統的持續集成，持續部署，一直是IT開發人員，運維人員夢寐以求的事情，但是實際上，解決起來非常困難，很多時候，開發出來后，要花很大力氣搭建一套測試環境，測試完成后，又得重新搭建一套運營環境。而Docker三個核心的概念Build，Ship，Run，其實涵蓋了從開發到部署到執行的全流程。以容器為單位，當開發完成后，打包成容器，放到倉庫，然后進入測試流程，測試完成后，依然push到倉庫，***到生成環境。讓三個環節平滑的銜接。避免了復雜的運行環境搭建的工作量。
游戲托管的主要特點
前一部分主要介紹了容器技術的優勢和特點，那如何和游戲來結合呢。這得現成游戲行業本身的特點以及業務特征說起。其實游戲行業是對云的接受度***，但是也是對云的特點使用最不充分的行業。俗話說，游戲行業，特別是現在比較火的手游行業，本質是“短平快”：
短：游戲生命周期短，特別是手游，一般一款游戲，只有一年左右的生命周期；
平：游戲后臺架構是一個扁平的架構，大部分游戲都是單區單服，一臺機器，一個數據庫，可以搞定好多個游戲服；
快：游戲滾服快，很多游戲，用戶都是爆炸式增長，通常一個游戲服，只支持固定數量的用戶，達到用戶上線，就開一個新的服，因此主要表現在開服快，同時，也由于生命周期短，也需要開發快，部署上線快。
游戲業務的后臺服務器架構，目前大多數也沿襲了傳統的模式，以比較常見的單區單服架構為例，通常都是使用一臺性能比較好的機器，譬如16核64G內存，在機器上開一定數量的游戲服（相當于同時運行多個游戲后臺服務進程，通過不同的端口來提供服務）。每個服支撐固定數量的在線用戶。每個游戲服，構成了一個獨立的游戲世界，不同游戲服之間，數據是不互通的。游戲服有多有少，以騰訊云的某一款游戲為例，一臺16核的云服務器，開到80~100個游戲服。為什么不是一臺服務器開一個游戲服呢？主要還是成本方面的考慮。當然也有人會問，為什么不能每個游戲服用戶數多一些，從而開少一些的游戲服呢？這主要是由于游戲特點決定的，例如MMORPG（多人在線RPG）類的游戲，每個游戲服，地圖有限，不可能支撐太多用戶，同時，用戶太多，等級差異較大，造成游戲生態系統不平衡。因此，每個游戲服用戶數，是一個恒定的量。
傳統游戲后臺架構存在的問題
一臺機器同時運行大量的游戲服，當機器宕機時，影響的用戶面比較廣；
由于每一個游戲服是一個后臺服務進程，進程之間沒有強隔離，會導致不同游戲服之間資源分配不均勻，或者資源相互搶占的問題；
一個游戲中，會涉及很多不同種類的業務邏輯，譬如登錄，聊天，戰斗，行走，甚至記錄日志。傳統的方式情況下，為了簡化部署，大多都運行在同一臺服務器上面。因此需要不同的進程或者線程去完成這些業務邏輯。管理起來非常的復雜，特別是當一臺機器上同時存在很多組游戲服時。
當然，也有一些優化后的架構，譬如將一個游戲大區里面登錄邏輯獨立出來，由一組單獨的服務器去承載。但是，要讓一個游戲世界，所有的業務邏輯都能協調運行，依然是一個非常復雜的事情。特別是一臺物理的機器，部署了多組游戲服時。
一個全新的游戲自治系統
前面的章節談到了容器技術的優點。其中比較重要的一個優勢是，容器技術是一種輕量級虛擬化技術，能夠以很細的粒度，虛擬化獨立的系統運行環境。這就意味著，一臺物理的服務器，或者是一臺云上面的虛擬服務器，能夠同時運行成百上千個獨立的容器。每一個游戲世界里面，每一種業務邏輯，譬如控制人物的行走，戰斗，場景，聊天，存檔，數據庫等，都可以運行在一個獨立的容器中。這一系列的容器，就構成了一個獨立的游戲世界的自治系統。一個自治系統里面的所有容器，可以運行在一臺物理的機器上面，也可以分布在彼此獨立的機器上面。同時，還可以根據每一類業務使用資源的不同，合理的規劃這一類容器的資源用量，做到彼此互不干擾。當然，如果只是純粹的容器技術，這個自治系統里面的容器管理也是一個大問題。但是Docker技術的出現，為我們***的解決了這個問題。Docker里面有倉庫的概念，所有的自治系統的基本單元（容器），都可以存儲在倉庫中，同時，借助于FIG，SERF等容器編排，以及服務自發現的技術。當這些容器被分發到一個運行環境（一批執行的服務器）時，能夠將一個自治系統快速構建出來。讓一個游戲世界的后臺架構，能夠在秒級的時間里面快速重建。這將完全顛覆游戲開服的概念。我們知道，現在的開服，需要申請機器，安裝軟件版本，修改配置等非常繁瑣的操作，雖然通過腳本，可以基本實現自動化，但是依然需要一部分人工去介入。結合了Docker等技術，只需要分發和復制就可以了，將Docker所提倡的三個核心概念Build,Ship,Run體現的淋漓***。
容錯和熱遷移
游戲的穩定性一直是運營方最為關心的問題。一次異常的宕機，可能導致非常大得損失。傳統模式下，一臺服務器，同時運行幾十組游戲服時，一次宕機，可能會影響數萬的游戲玩家。當游戲服的所有業務邏輯實現容器化后，某一次機器故障，可能只是影響到了部分游戲服里面的某些業務邏輯。我們可以將一個游戲自治系統看做是一個正在運轉的機器。一起出現故障時，需要重新啟動并組裝機器，現在可以做到在不停機的情況下，替換零件。譬如控制行走任務的容器正好位于某個故障機器時，可能只是瞬時的卡頓，立即就恢復正常。借助某些監控的手段，一些重要的業務邏輯甚至可以同時運行多個備份容器，當一個邏輯出現問題時，能夠快速切換到另外一個備用容器。
未來的展望
游戲對于云的使用，目前還處于非常初級階段，大部分游戲廠商，還是使用的傳統的IDC托管，即使使用云的廠商，也是將云主機當傳統的物理機在使用。容器技術雖然有多年的發展，但是Docker之類技術目前還只是襁褓中的嬰兒。游戲領域能夠接受容器的概念，還需要一個探索和實踐的過程。但是隨著游戲領域的競爭加劇，低成本，精細化運營是未來的趨勢。游戲一直是騰訊云最重要的拓展領域，由于有國內***規模的游戲用戶群體，因此對于游戲理念的理解，游戲架構的設計以及運營經驗，一直是騰訊云最重要的競爭優勢之一，所以騰訊云很早就啟動了容器技術在游戲領域的研究。目前，容器技術在騰訊的社交網絡已經有多年的實踐經驗，內部業務運行環境基本全部實現了容器化。相信很快在游戲領域也會逐步應用開來。在文章的***，我想到和某個從國外回來的大型游戲公司的老板在聊天時，他給我描述的未來游戲世界的一種場景。全世界所有游戲玩家都在一個游戲世界里面。有堪比現實世界般廣袤的地圖。游戲中的場景和人物都由強大云計算支撐的AI智能控制，整個游戲，就是現實世界的完全模擬。或許借助于文章中展望的技術，我們會看到類似的這種大同的景象。
