Ilkka Peuron Henrik Mikkonen TIES476 PELITEKNOLOGIA SYKLI 7 - VERKKOMONINPELI

Transkriptio

1 Ilkka Peuron Henrik Mikkonen TIES476 PELITEKNOLOGIA SYKLI 7 - VERKKOMONINPELI

2 Verkkomoninpelien hyvin lyhyt teknologinen tausta Yliopistojen, puolustusinstituuttien ja muiden organisaatioiden sisäisiä verkkoja 1968 ARPANET Amerikkalaisten yliopistojen ja muiden organisaatioiden tietoverkko, joka lähteestä riippuen joko rakennettiin tai ei rakennettu ydinsodan kestämiseen TCP 1980 UDP 1981 IPv4

3 Verkkomoninpelaamisen arbitraalisia virstanpylväitä 1978 MUD1 (Multiple User Dungeon) Essexin yliopiston sisäverkkoon 1978 toteutetusta multiplayer tekstiseikkailusta tuli maailman ensimmäinen todellinen moninpelattava verkkopeli yliopiston sisäisen verkon liityttyä ARPAnet:iin DOOM Verkkopeli rakennettu Peer-to-Peer pohjaiseksi, verkkoprotokollana IPX (Unixissa ilmeisesti myös UDP). Pelaaminen rajoittui kuitenkin pitkälti lähiverkkoihin Quake ja QuakeWorld Quake oli yksi ensimmäisistä graafisista peleistä, jotka tarjosivat TCP tukea ja täten ainakin teoriassa verkon kautta pelaamista. Saman vuoden joulukuussa tullut QuakeWorld -päivitys tarjosi UDP tuen ja clientin fysiikkaennustuksen (latenssikompensaation), tehden internetin kautta pelaamisesta ihan oikeasti toimivaa Quake 2 Pelin arkkitehtuurin luominen client-server pohjaiseksi pelaajat pystyivät samaan aikaan sekä hostaamaan että pelaamaan peliä.

4 Verkkomoninpelaamisen arbitraalisia virstanpylväitä 1997 Ultima Online Ensimmäinen länsimaissa suosittu MMORPG 1999 Quake 3 Snapshotteihin perustuva verkkopeli. TCP:tä ei missään Dark Age of Camelot, Anarchy Online Toisen sukupolven MMORPG -pelejä, molemmat ilmeisesti vielä hengissä Everquest II, World of Warcraft Nykyisen sukupolven MMORPG -pelejä, näistä World of Warcraft eniten massia koskaan tehnyt peli.

5 Doom Verkkopeli P2P pohjainen, perustuu jokaisen pelaajan inputtien lähettämiseen kaikille muille pelaajille noin 35 kertaa sekunnissa. Hyvänä puolena pelaajien tasa-arvoisuus latenssin kannalta, kaikilla periaatteessa sama latenssi. Huonona puolena se, että se sama latenssi oli tietysti se isoin. Verkkoprotokollana IPX (Internetwork Packet Exchange) Protokollan idea melko lähellä TCP:tä Hyvin optimoitu lähiverkoille, nykyään harvinainen TCP:n ja UDP:n muodostuttua de facto standardeiksi internetissä. Toinen id softwaren peli, jota haluttiin kitkeä toimistokäytöstä ja ensimmäinen, jota syytettiin kouluammuskelusta.

6 Quake Siirtyminen erilliseen clienttiin ja serveriin. IPX:ästä siirtyminen TCP:hen, kehityksessä edelleen mielessä pääasiassa lähiverkot eikä nettipelaaminen. TCP mahdollisti verkkopelaamisen ja paketit varmasti saapuivat kohteeseen. TCP:lle ominainen viestien vahvistaminen kuitenkin lisäsi yhteyksiin niin paljon latenssia, että suuri osa ihmisistä ei pystynyt siedettävästi pelaamaan peliä. People that have a digital connection to the internet through a good provider get a pretty good game experience. Unfortunately, 99% of the world gets on with a slip or ppp connection over a modem, often through a crappy overcrowded ISP. This gives 300+ ms latencies, minimum. -John Carmack

7 QuakeWorld The first move was to scrap the current net code. It was based on a reliable stream as its original primitive (way back in qtest), then was retrofited to have an unreliable sideband to make internet play feasable. It was a big mess, so I took it out and shot it. TCP heitettiin roskiin, tilalle otettiin UDP Ajatuksena se, että mikäli FPS pelissä peruspelaamista koskeva paketti ei saavu serverille ensimmäisellä kerralla se on jo niin vanha, että uudelleenlähetyksessä ei ole mitään järkeä. UDP viestien pohjana unreliable message, jotka heitetään serverille ilman minkäänlaista varmistusta Mukana myös luotettavat viestit, joiden saapuminen serverille varmistetaan.

8 QuakeWorld

9 QuakeWorldin latenssikompensaatio The biggest difference is the addition of client side movement simulation. I am now allowing the client to guess at the results of the users movement until the authoritative response from the server comes through. This is a biiiig architectural change. The client now needs to know about solidity of objects, friction, gravity, etc. I am sad to see the elegent client-as-terminal setup go away, but I am practical above idealistic. Client olettaa, että pelaajan tekemät asiat hyväksytään serverin puolella ja liikuttaa pelihahmoa viimeisimmän hyväksytyn paikan ja pelaajan inputtien mukaan. Serverillä on silti viimeinen sana asiasta, mikäli viestejä on jäänyt saapumatta serverille clientillä saattaa nykiä ikävästi. Clientin näkökulmasta muiden pelaajien liikkeet päätellään viimeisimpänä saadun viestin osoittamasta pelaajan paikasta ja liikkeen suunnasta (Extrapolaatio)

10 Latenssikompensaatiosta yleisesti Kaksi koulukuntaa, extrapolaatio ja interpolaatio. Extrapolaatiossa jonkin objektin liikkeen jatkuminen päätellään viimeisimmästä saadusta paketista ja korjataan seuraavasta paketista, mikäli päättely oli väärin. Interpolaatiossa renderöidään toiseksi viimeisimpänä saadun paketin liike siten, että liike loppuu viimeiseksi saadun paketin osoittamaan paikkaan. Extrapolaatiossa Ilkka kävelee seinään, koska serveri ei odota Ilkan liikesuunnan muuttuvan, interpolaatiossa Ilkka kävelee seinään, koska hän on idiootti.

11 Quake2 Ei QuakeWorldiin verrattavia mullistuksia, innovaatioina kuitenkin erillisten client ja server.exejen yhdistäminen yhdeksi ohjelmaksi, täten mahdollistaen samanaikaisen hostaamisen ja pelaamisen. Mukana myös jonkinlainen huijausesto.

12 TCP heitettiin kokonaan pois. Quake3 Uusi snapshotteihin perustuva nettikoodi. Serverillä on ns. Master gamestate, joka on Totuus. Kun joku clienteista lähettää paketin serverille master gamestate muuttuu ja siitä tehdään uusi snapshot. Snapshot = Serverin tiedot pelaajasta, hp, aseet, xyz -koordinaatit, jne, näitä säilötään pelaajaa kohden yhteensä 30 Aina kun serveri haluaa lähettää tietoa clientille serveri vertaa uusinta snapshottia ja viimeisintä clientin varmistamaa snapshottia ja lähettää näistä muuttuneen tiedon clientille. Kun client saa snapshotin se lähettää serverille viestin snapshotin saapumisesta. Client lähettää serverille komentoja, eikä sillä itsellään ole vertailtavia snapshotteja.

13 Quake3

14 MMO -pelien arkkitehtuurit Käytännössä client-server arkkitehtuureja, joihin on lisätty muutama serveri käyttäjän autentikointiin, hahmotietojen säilytykseen ja pelikohtaisiin tietoihin. Clientiltä lähetetään login serverille tiedot käyttäjätunnuksista, login server tarkistaa ne, Client päästetään pelaamaan varsinaiselle peliserverille. Käyttäjätietoja päästään muokkaamaan ja luomaan yleensä myös pelin omilta verkkosivuilta. MMORPG:n ja yleisen verkkomoninpelin arkkitehtuuri todennäköisesti vaikea erottaa toisistaan, nykyään suurimmassa osassa pelejä on jonkinlainen login server, joko pelikohtainen tai sitten ulkoinen vaikkapa Steamin kautta. Suurimpana erona muihin peligendreihin clienttien suuri määrä verrattuna servereihin

15 Eli siis jotain tällaista: MMO -pelien arkkitehtuurit

16 MMO -pelien arkkitehtuurit Clienttien määrä serveriä kohti voi vaihdella muutamasta sadasta yli kymmeneen tuhanteen Näistä onneksi ehkä noin 10-20% tekee pelissä jotain järkevää, loput todennäköisesti ovat afkina tai spämmäävät chattiin jotain turhanpäiväistä. Oikeasti pelaavia clienttejä saattaa silti olla yli tuhat, näiden aiheuttama kuormitus halutaan minimoida Databaseen kirjoittamisen minimointi, käyttämättömien karttaosioiden ja vihollisten deaktivointi. MMO -pelit ovat yleensä jokseenkin hidastempoisempia kuin FPS pelit ja viestien päätyminen serverille (kuten esimerkiksi jonkun hahmon parantaminen jne) on tärkeää, tästä syystä saatetaan käyttää TCP:tä tai jotain muuta keinoa saada paketit luotettavasti serverille.

17 WoW:in server blade MMO Hardware esimerkki Tarkat specsit ilmeisesti tuntemattomat, spekuloidusti tässä on oletukselta ollut vain 2 GB RAM:ia, Hz:n prosessoria ja 64 Mb:n välimuisti. Yhdellä server bladella yleensä pyöritettiin yhtä pelimannerta tai koko serverin pelaaja/ryhmäkohtaisia instansseja. Mielenkiintoisia seurauksia pelimaailmaan:

18 MMO Hardware esimerkki

19 Servereiden ja pelaajapopulaatioiden yhdistäminen MMO -peleissä Tarkkaan eri servereihin ja mantereisiin jaetun MMO:n ongelma on pelaajien kasaantuminen tietyille servereille ja katoaminen toisilta servereiltä. Yritä jakaa ylikuormitettu ja suosittu serveri moneen osaan pelaajat suuttuvat Yhdistä monta pientä serveriä Mitä tehdään ylimääräisille server bladeille? Ne täytyy kuitenkin pistää takaisin kiinni jos pelaajamäärä nousee eikä niitä oikein kannata lähteä myymäänkään. Nykyään MMO -peleissä alkaa olemaan kaikenlaista jaettua aluetta ja ryhmäkohtaista instanssia jaettuna kaikille tietyn serverijoukon pelaajille. Esimerkiksi WoWin cross realm areat, Guild Wars 2 megaserverit. Oletettavasti syynä tähän on suurempi serveriresurssien virtualisaatio, kovin paljon tietoa ilmiöstä ei ole jaossa.

20 MMO Markkinat Perinteisesti tilauspohjainen markkina, wikipedian listaa lukiessa huomaa suuren muutoksen tulleen vuosien välillä, jolloin tilauspohjaisuus alkoi vähentymään ja freemium ja buy-to-play alkoivat yleistymään Osasyyllisenä varmasti World of Warcraft, jolla oli huipussaan yli 10 miljoonaa tilaajaa. Viimeisen parin vuoden aikana julkaistut MMORPG pelit tavanomaisesti aloittivat tilauspohjaisena ja siirtyivät muutaman kuukauden sisällä freemium/buy-to-play -malliin (Star Wars: The Old Republic, The Secret World). Mää en oo vältsiin ihan varma mutta mun muistaakseni joku fiksu äijä joskus sanoi että nykyään MMORPG markkinoilla täytyy olettaa, että potentiaalisilla asiakkailla on jo tilaus WoWiin. Helmikuusta 2015 lähtien peliaikaa on voinut ostaa WoWissa muilta pelaajilta kullalla, miten vaikuttaa markkinoihin? Yleistyvätkö tilauspohjaiset MMO:t taas vai poistuuko tilauspohjainen malli kokonaan käytöstä

21 Mitä tästä ehkä kannattaa muistaa UDP:tä kannattaa käyttää silloin kun halutaan mahdollisimman responsiivinen järjestelmä eikä pakettien katoamisella ole väliä. TCP:tä silloin kun on olennaista, että kaikki tieto päätyy muille eikä latenssi välttämättä ole kovin olennainen. Latenssikompensaatiossa extrapolaatio on pelihahmon todennäköisen liikkeen päättelyä viimeisestä paketista, interpolaatio taas pelihahmon liikkeen mallintamista viiveellä. Verkkopelin nettikoodissa kannattaa lähettää koneiden välillä vain uutta tietoa ja jättää muuttumaton tieto lähettämättä.

22 Lisenssi Jos lähtee raaja irti/mielenterveys kun näitä lukee/muokkaa niin Ilkalla ei ole mitään korvausvelvollisuutta mutta varaa oikeuden olla vahingoniloinen tapahtuneesta.