深度定制游戏引擎实现云服务器的非线性增长

上周末两位大佬大老远跑过来，一起探讨了下云游戏涉及的各种技术难题。其中谈到了一个技术难题：怎么样能做到随着客户端数量增长，服务器非线性增长。说白了就是将客户端里重复的计算摘出来，进行统一计算，从而降低服务器的个数和能耗。目前的情况是，增加一个客户端，就需要在云端相应地增加一台服务器，也就是线性增长。

那么怎么实现非线性增长呢？

首要问题就是选引擎。最好的方案就是找一款优秀的免费开源引擎，进行深度定制。再次重申，Unity不开源，改不了。即使公司花费昂贵的价钱购买了源码阅读权限也难改，因为不开源就不能形成社区，遇到问题只能自己解决，代价高昂。UE4倒是开源，也行成了社区，但是这种重量级引擎跟Linux操作系统的代码量有一拼，没有大几十的引擎程序员不敢深度定制。再说这两个引擎你只有使用权，改了知识产权也不是你的。

再说一些软件和硬件方面的背景，才能更好地去设计分布式计算。

一、目前引擎整体有个趋势，CPU承担的工作越来越多地向GPU转移。比如说GPU-Driven Rendering Pipeline，就是将以前在CPU里进行的可见性查询，以及耗时的图形API调用转移到GPU里。以后骨骼变换矩阵计算，甚至是AI等等都可以移到GPU里进行，更不用说实时光追效果了。

二、目前一个主板上可以支持很多块显卡。以后GPU会承担越来越多的工作，所以主板上支持越来越多的显卡是趋势。GPU内部都有自己的显存，访问自己的很快。GPU之间总线或者NV link之类的传输数据，速度不知道怎么样，需要实测。总之不会太快，所以尽量避免GPU之间传输数据。

三、计算集群需要很多的主机协同计算，主机之间传输数据的速度应该还会降不少，更要尽力避免数据传输。

最后就是分解引擎的计算模块了。

引擎里哪些功能可以统一计算呢？游戏类型不同，方案也不一样，所以以我最熟悉的MMO RPG为例简单分析下。设想有一个大场景，里面同时有几百个玩家，分布在场景里。

游戏的计算主要在CPU和GPU里进行，分开来讨论。

CPU上的主要任务有：客户端逻辑处理、场景树更新、四叉树/八叉树更新、视锥查询、角色骨骼动画、粒子系统更新、图形API调用。

单机计算模式下，每个玩家的机器上都需要根据自己、远端玩家、NPC的移动而更新场景树和四叉树/八叉树，角色骨骼动画、粒子系统也需要独自更新。而实际上这些都有很大的冗余。比如说，我的周围有几十个玩家，在我的机器上，需要去更新关于周围玩家的上述操作，在其他玩家的机器上也需要更新，而实际上只需要计算一次就可以了。有些操作，例如图形API调用，每个人的机器上看到的东西都不一样，所以不能优化。

GPU承担各种渲染工作，以延迟着色为例：Pre-Z、GBuffer阶段、累加直接光照、计算SSR、累加镜面反射、各种后期处理、动态天空渲染、动态海水、GI、阴影贴图等。

这里面也有可以减少的冗余计算。动态天空渲染、动态海水、阴影贴图都可以单独计算。现在有的游戏项目想同时支持动态光照和GI，那预烘焙Lightmap+Light probe那一套就不能用了，需要实时计算。GI的计算耗时很严重，另外由于光线的传播是全局的，独自计算会有大量冗余，所以这部分功能应该单独抽出来。

由于时间关系上面都是不太严谨的理论推导，并且实际动手还会遇到各种技术细节需要解决。不过说好了不熬夜了，脑子也不转了。

PS：云游戏还有个天然的优势，就是可以将客户端和服务器整合在一起，又会产生无限的可能，最起码你再不用担心什么作弊了，并且国战系统能够支持同服的人数会有几个数量级的提升（内部高速数据线的传输肯定会比网络传输大很多），以后有时间再分析吧。