Інформаційна технологія автоматизованого розгортання багатокористувацьких ігор у хмарній інфраструктурі

Abstract

Магістерська робота присвячена розробці та впровадженню інформаційної технології для автоматизації розгортання багатокористувацьких ігор у хмарній інфраструктурі. Робота використовує сучасні практики DevOps, хмарні обчислення та методології безперервної інтеграції/безперервної доставки (CI/CD) для оптимізації процесів розгортання та управління багатокористувацькими іграми [1]. Ці інновації спрямовані на вирішення критичних проблем життєвого циклу розробки ігор, включаючи масштабованість, високу доступність, швидкі ітерації та економічну ефективність. Це дослідження передбачає створення надійної системи, яка інтегрує багатокористувацьку гру, розроблену за допомогою рушія Unity, у масштабоване та відмовостійке хмарне середовище. Система використовує інструменти та технології, які автоматизують конвеєри побудови, тестування та розгортання ігрових серверів, розміщених у хмарі. Ключовою особливістю є динамічне виділення ресурсів за допомогою хмарного балансувальника навантаження та груп автоматичного масштабування, що забезпечує оптимальну продуктивність та доступність серверів при різному навантаженні гравців. Розроблена інфраструктура відстежує продуктивність ігрового сервера в режимі реального часу, збираючи такі показники, як час відгуку сервера, активні з'єднання, використання ресурсів (процесор, пам'ять, дисковий ввід/вивід) та мережеві затримки. Статус виконання конвеєрів відображається через зручний інтерфейс в інструментах CI/CD, таких як GitHub Actions та на пошті, надаючи розробникам розуміння статусу готовності нової збірки та стимулюють до постійного вдосконалення. Конвеєр автоматизації забезпечує безперервний моніторинг репозиторіїв контролю версій, автоматично запускаючи процеси збірки та розгортання при виявленні змін. Ця система підтримує синьо-зелене розгортання, що дозволяє поступово розгортати нові версії гри, мінімізуючи перебої для гравців. Крім того, впроваджене рішення забезпечує безперебійне оновлення, покращує стабільність багатокористувацького досвіду та прискорює цикли зворотного зв'язку [2]. У дослідженні розглядаються найсучасніші хмарні рішення, зокрема Microsoft Azure, для розміщення ігрових серверів завдяки їхній чудовій інтеграції з робочими процесами DevOps, надійній масштабованості та вдосконаленим інструментам для моніторингу та безпеки. Система інтегрується з GitHub Actions, що дозволяє розробникам керувати пайплайнами безпосередньо з репозиторію, спрощуючи співпрацю та підтримуючи високу ефективність робочих процесів розробки програмного забезпечення. Основною метою цієї дипломної роботи є створення автоматизованої системи розгортання багатокористувацької гри, розміщеної в хмарі, що підвищить якість та ефективність розгортання, тестування та масштабування гри. Проект фокусується на використанні комбінації Unity, хмарних сервісів Azure та методологій DevOps для задоволення вимог сучасної розробки багатокористувацьких ігор. Основними завданнями цієї роботи є: 1. Провести ретельний аналіз існуючих методів, інструментів та технологій для розгортання багатокористувацьких ігор у хмарних середовищах. 2. Виконати системний аналіз об'єкту дослідження, визначивши ключові проблеми та вимоги до масштабованого та автоматизованого розгортання. 3. Спроектувати хмарну архітектуру, придатну для розміщення серверів багатокористувацьких ігор, із застосуванням DevOps-практик для автоматизації та моніторингу. 4. Розробити систему, інтегруючи додатки ігрового сервера на основі Unity з хмарною інфраструктурою та конвеєрами CI/CD. 5. Оцінити продуктивність та доступність системи, вимірявши критичні метрики, такі як затримка, стабільність, використання ресурсів. Об'єктом дослідження є процес розгортання та підтримки серверів багатокористувацьких ігор в середовищі хмарних обчислень. Предметом дослідження є методи, інструменти та технології, що використовуються для автоматизованого розгортання багатокористувацьких ігор, з акцентом на інтеграцію CI/CD та оптимізацію хмарних ресурсів. Результатом дипломної роботи є комплексне рішення, яке поєднує в собі багатокористувацьку гру на основі Unity, гнучку до навантажень хмарну інфраструктуру та повністю автоматизований конвеєр CI/CD. Ця система значно підвищує ефективність розробки, тестування та розгортання ігор, забезпечуючи високу доступність, низьку затримку та економічно ефективність. Рішення не лише оптимізує робочі процеси розробки, але й покращує ігровий досвід гравців, мінімізуючи час простою та забезпечуючи безперебійне оновлення.The master's thesis focuses on designing and implementing information technology for automating the deployment of multiplayer games in cloud infrastructure. The work leverages modern DevOps practices, cloud computing, and continuous integration/continuous delivery (CI/CD) methodologies to streamline the deployment and management processes of multiplayer games. These innovations address critical challenges in the game development lifecycle, including scalability, high availability, rapid iteration, and cost efficiency. This study involves creating a robust system that integrates the multiplayer game, developed using the Unity engine, into a scalable and fault-tolerant cloud environment. The system employs tools and technologies that automate the building, testing, and deployment pipelines for game servers hosted in the cloud. A key feature is the dynamic provisioning of resources through cloud-based load balancers and auto-scaling groups, ensuring optimal performance under varying player loads. The developed infrastructure monitors game server performance in real-time, collecting metrics such as server response times, active connections, resource utilization (CPU, memory, disk I/O), and network latency. These metrics are visualized through a user-friendly interface in CI/CD tools, such as GitHub Actions, providing developers with actionable insights for continuous improvement. The automation pipeline enables continuous monitoring of version control repositories, automatically triggering builds and deployment processes whenever changes are detected. This system supports blue-green deployments, allowing new versions of the game to be incrementally rolled out, minimizing disruptions for players. Additionally, the implemented solution ensures seamless updates, improves the stability of the multiplayer experience, and accelerates feedback cycles [2]. The study explores state-of-the-art cloud solutions, including Microsoft Azure, for hosting game servers due to its superior integration with DevOps workflows, robust scalability, and advanced tools for monitoring and security. The system integrates with GitHub Actions, enabling developers to manage pipelines directly from the repository, simplifying collaboration and maintaining high efficiency in software development workflows. The primary goal of this thesis is to create an automated deployment system for a multiplayer game hosted in the cloud, improving the quality and efficiency of game deployment, testing, and scaling. The project focuses on using a combination of Unity, Azure cloud services, and DevOps methodologies to meet the demands of modern multiplayer game development. The main objectives of this work are as follows: 1. Conduct a thorough analysis of existing methods, tools, and technologies for deploying multiplayer games in cloud environments. 2. Perform a system analysis of the object of study, identifying key challenges and requirements for scalable and automated deployment. 3. Design a cloud-based architecture suitable for hosting multiplayer game servers, incorporating DevOps practices for automation and monitoring. 4. Develop the system, integrating Unity-based game server applications with cloud infrastructure and CI/CD pipelines. 5. Evaluate the system’s performance, measuring critical metrics such as latency, stability, resource utilization, and scalability under varying workloads. The object of study is the process of deploying and maintaining multiplayer game servers in a cloud computing environment. The subject of study includes methods, tools, and technologies used for the automated deployment of multiplayer games, focusing on CI/CD integration and cloud resource optimization. The result of this thesis is a comprehensive solution that combines a Unity-based multiplayer game, a scalable cloud infrastructure, and a fully automated CI/CD pipeline. This system significantly enhances the efficiency of game development, testing, and deployment, ensuring high availability, low latency, and cost-effective scalability. The solution not only optimizes development workflows but also enhances the gaming experience for players by minimizing downtime and providing seamless updates.