譯者 | 布加迪

審校 | 孫淑娟

為了提供快速、流暢、無抖動的游戲，又確保超低端到端延遲，社交媒體巨頭Meta創建了一套在單單一臺服務器上就能運行多個游戲的基礎架構以獲得經濟效率，同時保持數據安全，該公司的軟件工程師在博文中寫道。

他們堅稱，這個低延遲的游戲平臺還可以充當Meta元宇宙的基礎。

Facebook于2020年推出了云游戲平臺，讓用戶能夠在所有瀏覽器上快速訪問原生的安卓和Windows移動游戲。大量的消費者訪問隨之帶來了開發和工程方面的諸多挑戰。

網絡、托管和集群管理

Meta在提供低端到端延遲方面采取的第一步是物理措施，即縮短云游戲基礎架構與玩家本身之間的距離。為此，Meta使用了邊緣計算，并部署在靠近大量玩家的邊緣。邊緣計算的目的是“擁有一個統一的托管環境，確保我們可以盡可能流暢地運行盡可能多的游戲，”Meta工程師Qunshu Zhang和Xiaoxing Zhu寫道。

圖1. 邊緣計算站點越多，用戶延遲越低

下一步，Meta的目標是“確保我們可以盡可能流暢地運行盡可能多的游戲”，工程師們寫道。

為此Meta與英偉達合作，在他們使用的GPU上構建了一個托管環境。Meta認為，這一步將提供“我們加載和流式傳輸游戲所需要的高逼真和低延遲”。

集群管理可以幫助縮短端到端延遲。為此，Meta使用了內部開發的Twine集群管理系統。Twine在邊緣處協調游戲服務器，自定義構建編排服務管理流信號。Windows和安卓都有不同的托管解決方案，這可以提供更大的靈活性。

圖2. Meta的云游戲基礎架構

音頻和視頻流

高質量音頻和視頻是云游戲最重要的兩個方面。音視頻的質量要有保障。Meta的工程師們選擇了帶有安全實時傳輸協議（SRTP）的WebRTC，用于流式傳輸用戶輸入和視頻/音頻幀。

工程師們仔細研究了他們目前使用的工作流程：

游戲玩家執行了一個動作（讓角色跳躍）->點擊事件被捕獲，并發送到服務器->游戲模擬器收到事件->游戲渲染了包含動作結果（角色跳躍）的幀->Meta捕獲了渲染后的幀，拷貝該幀，并使用視頻編碼器對幀進行編碼 —>幀加以數據包化，以適合用戶數據報協議（UDP）數據包的格式 —> 通過網絡發送到玩家 —> 數據包被解碼成幀，并為玩家渲染。

雖然每個動作快速執行，但所有這些動作累加起來可能會導致性能看似緩慢。

修改后的工作流程現在包括較少的步驟：

圖3. GPU編碼有助于縮減視頻和音頻流的延遲

現在，當游戲渲染幀時，它在GPU中渲染，在編碼之前不會離開GPU內存。因此，新進程并不使用GPU和主服務器之間過多的PCI總線。為了進一步提高效率，這個過程還創建了最終小于原始幀的編碼幀。

為了繼續力求改進延遲，需要解碼時，視頻先于音頻發送，這與當前音頻和視頻一起發送的做法不一樣。Meta還可以充分利用玩家的計算機顯示器或手機屏幕的固有延遲。屏幕以一定的速率（比如30fps或60fps）一幀一幀地渲染。Meta可以使用幀與幀之間那些難以察覺的間隔，幫助消化一些抖動，并確保視頻平滑。如果是支持更高FPS的設備，延遲可以進一步縮短。

安全

這套系統服務于基于Windows和安卓的系統，解決了這些環境的安全挑戰，同樣需要防范DDOS攻擊等威脅。

為了確保安全，Meta的云游戲基礎架構與其核心數據完全分離。就如何保護云游戲基礎架構而言，安全威脅在開發的各個階段都進行了測試，從設計開始，一直持續到實施和測試。這包括威脅建模、安全代碼審查、模糊測試和安全測試。Meta還請外部公司執行安全評估，作為另一層保護。

云游戲的下一步是什么？

在技術改進方面，Meta目前正在與移動網絡運營商合作以改善移動網絡的延遲，并與芯片組網絡廠商合作以縮短用戶設備的延遲。工程團隊還在研究新的容器技術，以提供更好的流傳輸效率，并繼續確保安全措施與所有新興領域保持同步。

原文標題：??A Look at Meta’s Low-Latency Metaverse Infrastructure??，作者：Jessica Wachtel