Agones：一款基于Kubernetes的开源游戏服务器

在分布式系统领域，支持在线弹性扩展，实时多人专属游戏服务器意味着特殊的挑战。随着游戏专业人士创造的各种特殊方案，Kubernetes被整合成跨云和物理机，支持复杂工作流的开源分布式标准。今天，我们很高兴发布开源Agones[1]（希腊语“contest”或者“gathering”的意思）项目，支持弹性扩展实时多人专属游戏平台。
按照目前跟游戏业界巨头Ubisoft的合作进展，Agones被定位为自驱动（batteries-included），开源，基于Kubernetes的专属弹性游戏平台项目，用户可以在其上按需灵活调整自己的游戏主机配置。

专属游戏服务器的特性

游戏行业一般通过软件调度编排实现游戏服务弹性扩展，而系统级的弹性则很少被考虑，实际上这并不奇怪。许多流行在线多人游戏都需要专属服务器，例如competitive FPSs、MMOs和MOBAs，它们都需要给玩家共享同一个游戏世界的感受。这种专属服务器一般都部署在互联网上，来实时同步玩家之间的状态，同时也需要对每个玩家状态进行裁决，保证大家不会作弊。
专属游戏服务器是在内存中保留游戏信息的有状态应用。但是和其它有状态应用（如数据库）不同，他们生命周期很短，一般只需保留几分钟或者几个小时。专属游服也需要直连到运行服务进程的IP和端口，而不是通过负载均衡器，因此这类应用对网络延迟很敏感（复杂均衡器只会增加延迟）。另外所有连到同一台服务器玩家会共享内存状态，因此将他们连到同一台设备最简单。下图是一个典型架构，具体过程如下：

1. 玩家们连接到某种匹配服务，匹配服务（一般通过玩家等级）将玩家匹配分组。

2. 一旦玩家匹配成功，匹配服务通知游戏管理器在服务器集群中提供一个专属游戏进程。

3. 游戏管理器在集群中某台机器上创建专属游戏服务。

4. 游戏管理器给专属游戏服务分配IP地址和服务端口，并返回匹配器。

5. 匹配器将返回的IP地址和端口回传给玩家

6. 玩家们直连到专属服务进程开始游戏。

基于Kubernetes构建开源Agones

Agones用Kubernetes集群替代了图一架构图中的集群管理和弹性扩展功能，其中包括一个客制化Kubernetes控制器和客制化的游戏服务资源定义匹配器。如图二所示：

Agones通过调用标准Kubernetes功能和API提供的内置功能，可以在Kubernetes集群中提供创建、运行、管理和弹性扩展专属服务进程的能力。这种模式也允许匹配器直接通过Kubernetes API和Agones沟通生成专属游戏服务。
在Kubernetes之上构建Agones还有其它好处：可以很容易在任何地方，例如开发者设备，通过像minikutbe、in-studi集群，on-premises设备或者云环境等平台直接运行游戏负载。Kubernetes也可以简化操作。多人游戏除了专属服务器外，还有后勤服务、账户管理、装备、市场等其他进程支撑。用Kubernetes作为单一平台可以动态运行支撑进程，减少开发团队面对的游戏层面复杂逻辑关系。
最后一点，Agones后台并不只是孤立的游戏开发，其后台可以使用Kubernetes贡献者和大量成熟工具带来的生态系统。Ubisoft在Agones项目中资助了贡献者，将他们顶尖的知识带到了AAA级游戏玩家面前。我们的目的就是尽所能提供提供高质量无缝服务，让玩家只需专注于游戏中。Agones帮助我们在数据中心运行专属游戏服务的灵活性，而且给开发团队提供了更多资源可控性。这种合作为整合Google云平台专业性和我们队游戏行业的专业理解提供了可能性。
——Carl Dionne，开发总监，Online Technology Group，Ubisoft开始

因为Agones是基于Kubernetes扩展开发的，因此可以使用所有标准Kubernetes工具，包括kubectl和Kubernetes API。

创建游戏服务器

使用如下命令创建专属游戏服务：
Dockerfile

FROM debian:stretch
RUN useradd -m server
COPY ./bin/game-server /home/server/game-server
RUN chown -R server /home/server && \
    chmod o+x /home/server/game-server
USER server
ENTRYPOINT ["/home/server/game-server"]

通过变价Kubernetes Pod配置选线提价游戏服务资源：
gameserver.yaml

apiVersion: "stable.agon.io/v1alpha1"
kind: GameServer
metadata:
  name: my-game-server
spec:
  containerPort: 7654
  # Pod template
  template:
    spec:
      containers:
      - name: my-game-server-container
        image: gcr.io/agon-images/my-game-server:0.1

通过kubectl命令行或者Kubernetes API提交以上定义：

$ kubectl apply -f gamesever.yaml
gameserver "my-game-server" created

Agones会按照yaml文件中配置启动游戏服务器，分配一个公有端口，将IP和端口号发回玩家端进行直连。通过嵌入游戏服务器内的SDK代码监控游戏服务器生命周期和状态。可以通过kubectl和Kubernetes API向游戏服务器请求获得各种信息，包括状态、IP和端口等。

$ kubectl describe gameserver my-game-server
Name:         my-game-server
Namespace:    default
Labels:       
Annotations:  
API Version:  stable.agones.dev/v1alpha1
Kind:         GameServer
Metadata:
  Cluster Name:
  Creation Timestamp:  2018-02-09T05:02:18Z
  Finalizers:
    stable.agones.dev
  Generation:        0
  Initializers:      
  Resource Version:  13422
  Self Link:         /apis/stable.agones.dev/v1alpha1/namespaces/default/gameservers/my-game-server
  UID:               6760e87c-0d56-11e8-8f17-0800273d63f2
Spec:
  Port Policy:     dynamic
  Container:       my-game-server-container
  Container Port:  7654
  Health:
    Failure Threshold:      3
    Initial Delay Seconds:  5
    Period Seconds:         5
  Host Port:                7884
  Protocol:                 UDP
  Template:
    Metadata:
      Creation Timestamp:  
    Spec:
      Containers:
        Image:  gcr.io/agones-images/my-game-server:0.1
        Name:   my-game-server-container
        Resources:
Status:
  Address:    192.168.99.100
  Node Name:  agones
  Port:       7884
  State:      Ready
Events:
  Type    Reason    Age   From                   Message
  ----    ------    ----  ----                   -------
  Normal  PortAllocation  3s    gameserver-controller  Port allocated
  Normal  Creating        3s    gameserver-controller  Pod my-game-server-q98sz created
  Normal  Starting        3s    gameserver-controller  Synced
  Normal  Ready           1s    gameserver-controller  Address and Port populated

下一步

Agones还是很初级阶段，但是我们对它的未来很期待。我们在其上已经开始了不少功能，例如游戏服务器集群[2]，包括支持Windows的0.2版本[3]路标支持，游戏服务器状态搜集和显示，节点自动扩展等。
如果想尝试Agones 0.1 alpha版本，可以直接在Kubernetes集群上安装，例如：GKE or minikube；我们也有一个很好的安装文档[4]可以参考。
相关链接：

1. https://github.com/GoogleCloudPlatform/agones

2. https://github.com/GoogleCloudPlatform/agones/issues/70

3. https://github.com/GoogleCloudPlatform/agones/milestone/2

4. https://github.com/GoogleCloudPlatform/agones/blob/master/docs/installing_agones.md

原文链接：https://cloudplatform.googleblog.com/2018/03/introducing-Agones-open-source-multiplayer-dedicated-game-server-hosting-built-on-Kubernetes.html
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