Modelado y planificación de aplicaciones de Juegos masivos multijugador en red en entornos distribuidos

Abstract

El sector de los videojuegos ha estado en continuo crecimiento desde su aparición. Una muestra de ello es que, por ejemplo, la economía de los EUA tuvo un crecimiento de su PIB entre los años 2001 y 2004 (última época de crecimiento del PIB desde el año 2000) próximo al 3 %, en cambio, el mercado de los videojuegos creció en el mismo periodo cerca del 20%. A principios de milenio, la industria del videojuego tenía unos volúmenes de ingresos, clientes y trabajadores similares a los de la industria del cine y la música. Actualmente, el mercado del videojuego genera más beneficios que la música y el cine. Se ha llegado a una situación donde el videojuego tiene una hegemonía total sobre el resto de competidores de ocio doméstico; muestra de ello, son los datos sobre beneficios de la industria del videojuego, aportados en el año 2002, comprendidos entre 7 y 9 billones de dólares, sobrepasando así, los beneficios de la industria cinematográfica de Hollywood valorada en 8.1 billones. Este hecho ha sido posible debido a que durante los últimos años los videojuegos han ido expandiendo su ámbito de uso, pasando de la práctica en casa, a un modelo de accesibilidad totalmente ubicuo, donde es posible jugar desde cualquier parte haciendo uso de dispositivos móviles conectados a través de redes de datos (Internet, 3G. . . ). Acorde con su naturaleza, estos juegos se conocen como juegos masivos multijugador en red o con su nombre anglosajón MassivelyMultiplayer Online Games (MMOG). Dada la importancia económica y social de los MMOG, en el presente trabajo de tesis nos hemos centrado en estudiar y modelar este tipo de aplicaciones con el fin de mejorar la eficiencia de su ejecución. En la actualidad, la ejecución de este tipo de aplicaciones se lleva a cabo mayoritariamente mediante arquitecturas basadas en el paradigma Cliente-Servidor. Esto comporta que las infraestructuras de servidores y redes de conexión utilizadas para la ejecución de los MMOG sean frecuentemente actualizadas a costa de desembolsar grandes cantidades de dinero. Sin embargo, la afluencia masiva de nuevos usuarios (o jugadores) de este tipo de aplicaciones sigue comprometiendo día a día la escalabilidad de estas infraestructuras. Es por eso que existe una creciente línea de investigación, basada en solucionar estos problemas de escalabilidad presentes en las infraestructuras que dan servicio a los juegos MMOG. Una de las posibles soluciones, en las que se está centrando la comunidad científica, es en la ejecución paralela de los juegos MMOG, con el fin de distribuir la carga computacional que se genera y mejorar, de este modo, la eficiencia en su ejecución. Sin embargo, aplicar técnicas de computación paralela a las aplicaciones tipo MMOG es una tarea compleja, ya que este tipo de aplicaciones tienen un grado de dinamismo muy elevado, hecho que dificulta la generación de un modelo abstracto donde se identifiquen fácilmente la procedencia u orden de tareas. Por tanto, dividir este tipo de aplicaciones en un conjunto de tareas con el fin de asignarlas (o mapearlas) a distintos nodos de procesamiento resulta ser todo un desafío para la comunidad científica. Dentro de este marco, el presente trabajo de tesis se centra en la necesidad de presentar una solución para la ejecución de este tipo de aplicaciones MMOG en un entorno distribuido, donde el sistema sea capaz de crecer acorde con la demanda de servicios, al mismo tiempo que la calidad de servicio no se vea afectada. En este sentido se ha desarrollado una solución que afronta el problema desde una perspectiva global basada en dos fases. En una primera fase se estudia el comportamiento y las necesidades de recursos de cómputo de las aplicaciones MMOG, y se identifican las características diferenciales de los distintos tipos de juegos que existen. En una segunda fase, y a partir del modelo de comportamiento, se propone una arquitectura híbrida, formada por una parte central y una distribuida, que permite la ejecución paralela de juegos MMOG, aportando escalabilidad y eficiencia. Para ello se desarrollan un conjunto de políticas de asignación de tareas de cómputo, para ser ejecutadas concurrentemente, que explotan el sistema paralelo, contemplando a la vez, las características intrínsecas de los juegos en su modo de ejecución.