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亚马逊云科技面向游戏运营活动的AI生图解决方案

随着Stable Diffusion等AI生图方案逐步普及,越来越多的场景被开发和落地。其中面向游戏C端玩家的AI生图营销活动场景正在被逐步验证:在某个游戏社区中,玩家一键从手机上传一张照片,AI会将自动识别该照片中的元素并替换成游戏中相应的角色或物品,替换后的照片可以进一步被玩家传播,进而扩大活动影响力。这样的活动已经被应用于游戏新版本发布、展会等场景,能有效提升玩家与游戏之间的粘性,让玩家成为游戏的推广大使,为游戏拉新。

 本文将探讨如何高效地搭建方案架构——游戏AI生图活动,以下为要点:

  • 包含了游戏风格与素材的AI模型,并调试出相应的推理算法。

  • 有效触达游戏玩家的客户端,可以是游戏客户端本身,也可以是社交媒体,比如常见的游戏玩家聚集地,海外有Discord,国内有Fanbook、微信等。

  • 一套能快速伸缩承载高并发出图请求的后端架构:本方案选用EKS,搭载了EFS、Bottlerocket、GPU时间分片虚拟化和Karpenter等组件作为演示的后端架构。

 方案架构

 方案上大致可以划分两大部份:

 客户端和请求接入层:

 首先我们选择Discord作为我们的客户端。Discord是一款集语音、视频以及文字聊天于一体的服务软件。最早服务于电子游戏社区,但现在也用于AI、Web 3.0、艺术、音乐等领域。用户可以在Discord上创建和加入各种类型的服务器,与其他用户进行实时的聊天和交流。Discord服务器是Discord的核心功能,每个服务器里还能有自己的频道,用户可以在频道内与其他用户进行实时的文字、语音和视频聊天。在我们的场景里面,游戏玩家正是通过这些频道发起生图请求,并通过Discord服务器传递到接入层中。

 接入层实现了一个Discord bot,该bot包含两部分功能:1,更新command,command是用于引导游戏玩家便捷输入照片和提示词,并获得相应的输出照片。2,对来自游戏玩家的请求做筛选过滤和初步处理,在3秒钟之内(Discord协议规定)做出初步响应,同时把符合条件需要生图的请求转发给SQS。

 接入层的Discord bot的实现参考了Amazon Blog:An elastic deployment of Stable Diffusion with Discord on AWS,采用的是API Gateway+Lambda的Serverless架构,该架构提供了事件驱动型计算服务,使用者无需预置服务器便可快速构建自动扩展的程序。Discord bot是SQS消息队列的生产端,通过SQS来实现与后端AI推理层的解耦。

 后端AI推理集群:

 SQS的消费端是基于EKS构建起来后端AI推理集群。

 首先,是一个controller模块,它会从SQS消费来自游戏玩家的消息以及相应的消息回调接口,之后按频道把消息分发到不同的Stable Diffusion(SD)生图服务中,等待生图完成后,会再把生成的图片等结果发送到指定的消息回调接口,至此,一条游戏玩家生图请求就算最终完成了。

 其次,是sd-svc服务,每一个服务托管了一种我们预设好的Stable Diffusion模型和算法组合,在本文后续部份,我们将会用AUTOMATIC1111/stable-diffusion-webui来托管我们的模型和算法。AUTOMATIC1111/stable-diffusion-webui是一款当前流行的基于Stable Diffusion打造的工具应用,通过它可以方便进行文生图和图生图,并集成各种社区的插件,比如LoRA和ControlNet等。它自带Web界面,也同时支持Web API访问,本文中将使用Web API来访问。

 在模型选择上,我们将选择一个已经事先训练好的包含魔兽世界游戏素材的模型rpg_V4.safetensors,以及一个ControlNet Canny模型control_v11p_sd15_canny做为演示。在实际项目中,您还可以根据实际的游戏,利用该游戏素材,训练出具备该游戏特色的模型(关于Stable Diffusion模型训练,不是本文重点,如果感兴趣,可以参考如Hugging Face的训练一个diffusion模型文档)。

 在面向C端游戏玩家的场景,如何在满足高并发的服务的同时,也兼顾成本效益,这是绕不开的话题,为此我们做了以下优化:

  • bottlerocket-images-cache+高性能EBS:实现快速集群扩容。一般的扩容过程是:请求新增Node→启动并初始化Node→启动Pod→拉取Container镜像→启动进程初始化→开始提供服务,由于Stable Diffusion用到的pytorch框架以及相应依赖的工具包还有模型十分巨大,一个包含这些完整工具链+模型的镜像往往会达到10G以上,再加上Stable Diffusion webUI本身在第一次启动还有初始化过程,会导致集群扩容过程缓慢,一次扩容往往会达到10分钟以上。这样的扩容速度在面向C端场景里面,会显得比较滞后。我们的做法是:提前预设好优化过的容器镜像,并通过bottlerocket-image-cache把镜像制作成snapshot,做为volumn 被Node在启动时挂载,同时适当提升该volumn的IO吞吐,从而节省了大量的启动和初始化时间。在我们的实验环境里,总共13GB(运行环境78G+2G的Checkpoint模型文件+1.3G的ControlNet模型文件)的镜像在优化之后,搭配IO吞吐为500MB的GP3 EBS,从请求Node到可以开始提供服务(已加载ckpt模型)一共花了1:40分钟。

  • EFS:实现模型文件一份存储和被动态加载。所有pod都可以通过挂载同一个EFS文件系统,实现动态加载模型的效果,运维人员只需要维护一份模型文件即可。同时EFS优秀的IO吞吐(Gbit/s级别)也保障模型加载的速度。

  • GPU分片:提升GPU使用率,降低成本。如果您选用的GPU卡性能很强劲,而且AI推理的任务比较简单,无法占满该GPU卡,那么可以考虑让多个推理任务同时复用一张GPU卡来提升GPU卡的使用率。利用NVIDIA/k8s-device-plugin的时间分片能力可以很方便的管理GPU的算力。在我们的实验环境中,我们把一张型号为A10g的显卡切分为3个分片,每个分片各跑一个pod,在推理任务接连不断满负荷的情况下,GPU的利用率可以提升9%(相同工作量的任务,总完成时间减少11.9%)。

  • Karpenter+Spot:更高的集群利用率加上更好的成本方案,进一步优化成本。

 总结

 在游戏领域,AI生图营销活动正迅速兴起。本文以方案架构为基础,探讨了面向玩家的AI生图活动的工程化解决方案。通过在Discord等平台引入AIGC生图服务,玩家能够将照片转化为游戏元素,增强了互动与推广效果。这些创新措施共同提升了活动的性能与可扩展性,为玩家创造了流畅而个性化的体验,同时降低了运营成本。

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