概述
随着 5G 传输、智能手机等的普及与不断升级，以及游戏玩家对游戏越来越高的要求， 游戏领域的产品、技术与运营能力不断增强，中国游戏市场正在持续涌现越来越多的优质游戏作品。其中，完美世界的轻科幻开放世界手游《幻塔》，以精美的画风、独特的设定、丰富多样的开放世界玩法，成为完美世界创新品类多元融合的自研代表作之一。作为面向年轻化群体的战略级作品，《幻塔》需要强大的基础设施支持，以满足游戏用户流畅的游戏体验，支持开服、新版本上线、运营活动上线等节点的高并发需求，为此，完美世界与阿里云开展了全方位的合作。
阿里云一直以来都在为完美世界提供“S 级游戏开服方案”，此次阿里云以搭载了面向单路和双路的第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器的第七代云服务器 ECS 为基础，为完美世界《幻塔》持续迭代更新提供了从选型到部署实施的全流程服务，显著提升算力，并采用中国领先的 50G 网络架构，提供了稳定可预期的超高性能。同时，完美世界通过调用英特尔开源的英特尔® 智能存储加速库（Intel® Intelligent Storage Acceleration Library，英特尔® ISA-L），利用第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器内置的英特尔® AVX-512 高级指令集，进一步提升了数据的压缩和解压缩性能。在弹性计算的支持下，阿里云与英特尔携手帮助完美世界完成了底层资源技术升级和降本增效，使《幻塔》项目性价比显著提升。
挑战：玩家交互激增，《幻塔》高并发计算需求持续提升
完美世界股份有限公司（以下简称“完美世界”）业务涵盖完美世界影视、完美世界游戏和完美世界电竞三大板块，是中国排名前列的影游综合体。作为全球化的游戏开发商、发行商和运营商，完美世界游戏在端游、手游、主机游戏、VR 游戏以及云游戏等多个领域进行布局，旗下产品出口 100 多个国家和地区，为全球用户提供了优质的互联网文化内容，也为中国文化在全球传播起到了积极的作用。
完美世界《幻塔》是完美世界游戏旗下 Hotta Studio 研发的轻科幻开放世界手游，属于大型多人在线角色扮演类游戏（简称 MMORPG）。《幻塔》游戏的交互性很强，需要对客户端中玩家的操作、行为等进行及时地反馈并推送给共同游戏或对战的其他玩家，对网络质量更加敏感。同时，游戏需要保持会话状态，当玩家进行操作时，下次通信的数据会依赖之前的通信数据，对网络吞吐性能要求较高。另外，由于游戏需要高密度记录玩家的操作及结果，数据需要频繁写入，较强的 I/O 性能必不可少。为了保证游戏玩家的交互效果，对底层服务器的计算能力也有较高的要求。
图一 轻科幻开放世界手游《幻塔》1
为了给玩家提供流畅的游戏体验并满足基础设施的快速扩容需求，《幻塔》在上线之初就选择了上云。作为一款持续迭代更新的网游，其运行所需要的算力规模，随着开服、新版本上线、运营活动上线等节点，会有周期性的高并发，对算力的性能、稳定性、多地域分布，都有着极高要求。为了提供低时延 、流畅的游戏体验，使单服能够承载数千玩家，完美世界《幻塔》将每个游戏服部署在一台 1T 内存的超大规格云服务器上，这一点给云服务器带来了非常大的挑战：
- 单个服务器需要提供足够的配置和性能承载数千名玩家，支持每个玩家的高资源需求；
- 在使用大内存实例的情况下，需要提供超强稳定性以保障业务无间断、无损运行；
- 峰值期间需要多个可用区提供数万核资源，新版本上线等节点会有周期性的高并发， 游戏高峰期、低峰期、稳定期切换对算力的性能、稳定性、多地域分布，都有着较高要求；
- 除了高性能、低时延之外，业务的可用性和稳定性也十分重要，尤其是面对黑客的DDos 攻击（分布式拒绝服务攻击）时，需要保持游戏服务时刻不断线，最大程度保障玩家的服务。
解决方案：采用基于至强的阿里云第七代云服务器 ECS，提供高性能云端算力
为满足以上核心需求并达到既定的效果，阿里云基于英特尔硬件、软件及存储技术，为《幻塔》提供了具有针对性的解决方案。
基于以往在游戏领域的实践经验，按照 S 级游戏开服的服务流程，阿里云针对《幻塔》游戏的核心诉求，为其提供了全流程的技术服务。针对游戏服对处理器的高性能需求，阿里云为《幻塔》提供了搭载 2021 年发布的面向单路和双路的第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器的第七代云服务器ECS，其采用阿里云第三代神龙架构，计算、网络及存储能力大幅提升，同时叠加英特尔® SGX 可信计算与加密计算能力，可为云上业务提供可靠的安全可信环境，同时超高可用性架构、软硬协同的热升级和热迁移通道，也可让业务对底层硬件故障无感。
表一 阿里云第七代 ECS 服务器2
基于第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器的阿里云云上游戏解决方案，为完美世界《幻塔》游戏带来了以下优势：
- 高性能算力
第七代云服务器ECS搭载了面向单路和双路的第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器， 可提供更低的时延、更高的吞吐量以及更可靠的性能，更有 8-40 个强大内核以及广泛的频率、功能和功率供用户选择。同时, 第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器还针对AI、安全等应用场景提供了特定的加速能力，能从边缘到云，为人工智能（Artificial Intelligence, AI）、大数据分析、云计算与高性能计算等关键负载提供高效、可靠和灵活的支持。
在算力上，第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器原生支持 8 通道 DDR4，更高的内存带宽和容量全面增强了 I/O 吞吐量。同时，其还在主流数据中心工作负载上优化了指令集， 通过其内置的包括英特尔® 高级矢量扩展 512（英特尔® AVX-512）和英特尔® 深度学习加速（英特尔® DL Boost）技术等进行负载加速及整合，能够充分释放处理器的多核能力，提高处理器算力。
- 通过英特尔® ISA-L 及英特尔® AVX-512 指令集加速数据的压缩/解压性能
英特尔® ISA-L 是提供 RAID、纠删码、循环冗余检查、密码散列和压缩的高度优化的函数，可帮助加速和优化基于英特尔® 架构的存储，为存储可恢复性、数据完整性、数据安全性提供优化，并加速数据的压缩。其基本原理是使用英特尔® 处理器中的指令集进行优化和加速，具体包括：英特尔® AES-NI（英特尔® 高级加密标准新指令）、英特尔® SSE（英特尔® 单指令多数据流扩展）、英特尔® AVX/AVX 2/AVX-512（高级矢量扩展指令集系列）。此外，英特尔® ISA-L 还能够减少磁盘空间占用量，提高存储吞吐量、安全性和灵活性。
英特尔® AVX-512 是建立在 X86 处理器上的单指令多数据流（SIMD）指令集，其矢量更宽、新的可扩展语法和丰富的功能可以加速工作负载并提高处理器的处理速度，在科学模拟、金融分析、人工智能/深度学习、3D 建模和分析、图像和音频/视频处理、密码学和数据压缩等领域能够显著提高性能。英特尔® AVX-512 还可帮助数据中心更有效地使用可用存储资源，简单来说，就是对存储功能进行加速，比如去重、加密、压缩、解压等。这种对加密算法的特殊处理有助于降低密码学的性能开销，这意味着可以将更安全的数据和服务部署到分布式环境中，而不会影响性能。
最新的英特尔® ISA-L 使用了英特尔® AVX-512 指令集来加速数据的压缩/解压，如vmovdqu16、vmovdqu64、vbroadcasti64x2 等。利用英特尔® AVX-512 加速完美世界日志文件的压缩和解压缩性能，解决了日志压缩和解压缩场景的性能瓶颈问题，优化后压缩性能达到优化前 9 倍，解压性能达到 2 倍3。其具体方法是通过使用英特尔® ISA-L 来优化 gzip 工具，并且英特尔向完美世界提供了改造后的 java 程序示例，测试数据如下（igzip 是优化后替代gzip 的压缩工具）：
图三 调用英特尔® ISA-L 压缩/解压缩性能对比4（单位：M/s）
在生产环境中，由于 log rotation 的存在，日志文件大小是可以预测的，可以直接使用GKL 对 GZIP 优化，或使用 igzip-java 基于流的接口来优化。英特尔® ISA-L 提供了压缩/ 解压功能，支持 RFC1951 标准，并且针对英特尔® 架构做了优化，在略微损失压缩率的情况下相对 zlib 具有非常好的性能，这非常适合高吞吐量存储应用。通过使用英特尔® ISA-L对日志压缩进行优化，借助其较好的性能和压缩率，GZIP 算法得到了有效优化，且高效完成了对日志文件的压缩。
合作与展望
《幻塔》在中国正式上线至今已经有11个月。阿里云与英特尔为完美世界提供的强算力、低时延和高 I/O 服务，满足了《幻塔》前端高并发请求及业务的高可用、高性能和高弹性，为海量玩家提供高画质的极致体验。在整体高计算性能的支持下，《幻塔》项目性价比有了明显提升。
完美世界与阿里云的合作不止于《幻塔》，在游戏行业精品化、全球化的趋势下，阿里云也将持续携手英特尔，提供专属的研发、测试、运营、售后等一站式云服务， 打造游戏周边服务的生态合作体系，提供便捷、高效的技术服务。