服務(wù)器常用基本框架

服務(wù)器常用基本框架轉(zhuǎn)自知乎

類型1：卡牌、跑酷等弱交互服務(wù)端

卡牌跑酷類因為交互弱，玩家和玩家之間不需要實時面對面PK，打一下對方的離線數(shù)據(jù)，計算下排行榜，買賣下道具即可，所以實現(xiàn)往往使用簡單的HTTP服務(wù)器：

<imgsrc="/b82310466e1546e288b02b8664afd843_b.jpg"data-rawwidth="438"data-rawheight="186"class="origin_imagezh-lightbox-thumb"width="438"data-original="/b82310466e1546e288b02b8664afd843_r.jpg">登錄時可以使用非對稱加密（RSA,DH），服務(wù)器根據(jù)客戶端uid，當(dāng)前時間戳還有服務(wù)端私鑰，計算哈希得到的加密key并發(fā)送給客戶端。之后雙方都用HTTP通信，并用那個key進(jìn)行RC4加密。客戶端收到key和時間戳后保存在內(nèi)存，用于之后通信，服務(wù)端不需要保存key，因為每次都可以根據(jù)客戶端傳上來的uid和時間戳以及服務(wù)端自己的私鑰計算得到。用模仿TLS的行為，來保證多次HTTP請求間的客戶端身份，并通過時間戳保證同一人兩次登錄密鑰不同。登錄時可以使用非對稱加密（RSA,DH），服務(wù)器根據(jù)客戶端uid，當(dāng)前時間戳還有服務(wù)端私鑰，計算哈希得到的加密key并發(fā)送給客戶端。之后雙方都用HTTP通信，并用那個key進(jìn)行RC4加密?？蛻舳耸盏絢ey和時間戳后保存在內(nèi)存，用于之后通信，服務(wù)端不需要保存key，因為每次都可以根據(jù)客戶端傳上來的uid和時間戳以及服務(wù)端自己的私鑰計算得到。用模仿TLS的行為，來保證多次HTTP請求間的客戶端身份，并通過時間戳保證同一人兩次登錄密鑰不同。

每局開始時，訪問一下，請求一下關(guān)卡數(shù)據(jù)，玩完了又提交一下，驗算一下是否合法，獲得什么獎勵，數(shù)據(jù)庫用單臺MySQL或者M(jìn)ongoDB即可，后端的Redis做緩存（可選）。如果要實現(xiàn)通知，那么讓客戶端定時15秒輪詢一下服務(wù)器，如果有消息就取下來，如果沒消息可以逐步放長輪詢時間，比如30秒；如果有消息，就縮短輪詢時間到10秒，5秒，即便兩人聊天，延遲也能自適應(yīng)。

此類服務(wù)器用來實現(xiàn)一款三國類策略或者卡牌及酷跑的游戲已經(jīng)綽綽有余，這類游戲因為邏輯簡單，玩家之間交互不強，使用HTTP來開發(fā)的話，開發(fā)速度快，調(diào)試只需要一個瀏覽器就可以把邏輯調(diào)試清楚了。

類型2：第一代游戲服務(wù)器1978

1978年，英國著名的財經(jīng)學(xué)校UniversityofEssex的學(xué)生RoyTrubshaw編寫了世界上第一個MUD程序《MUD1》，在UniversityofEssex于1980年接入ARPANET之后加入了不少外部的玩家，甚至包括國外的玩家?！禡UD1》程序的源代碼在ARPANET共享之后出現(xiàn)了眾多的改編版本，至此MUD才在全世界廣泛流行起來。不斷完善的MUD1的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了開源的MudOS（1991），成為眾多網(wǎng)游的鼻祖：

<imgsrc="/b647b152f0352f239d9840c29b29e2c9_b.jpg"data-rawwidth="368"data-rawheight="225"class="content_image"width="368">MUDOS采用C語言開發(fā)，因為玩家和玩家之間有比較強的交互（聊天，交易，PK），MUDOS使用單線程無阻塞套接字來服務(wù)所有玩家，所有玩家的請求都發(fā)到同一個線程去處理，主線程每隔1秒鐘更新一次所有對象（網(wǎng)絡(luò)收發(fā)，更新對象狀態(tài)機，處理超時，刷新地圖，刷新NPC）。MUDOS采用C語言開發(fā)，因為玩家和玩家之間有比較強的交互（聊天，交易，PK），MUDOS使用單線程無阻塞套接字來服務(wù)所有玩家，所有玩家的請求都發(fā)到同一個線程去處理，主線程每隔1秒鐘更新一次所有對象（網(wǎng)絡(luò)收發(fā)，更新對象狀態(tài)機，處理超時，刷新地圖，刷新NPC）。

游戲世界采用房間的形式組織起來，每個房間有東南西北四個方向可以移動到下一個房間，由于歐美最早的網(wǎng)游都是地牢迷宮形式的，因此場景的基本單位被成為“房間”。MUDOS使用一門稱為LPC的腳本語言來描述整個世界（包括房間拓?fù)?，配置，NPC，以及各種劇情）。游戲里面的高級玩家（巫師），可以不斷的通過修改腳本來為游戲添加房間以及增加劇情。早年MUD1上線時只有17個房間，RoyTrubshaw畢業(yè)以后交給他的師弟RichardBattle，在RichardBattle手上，不斷的添加各種玩法到一百多個房間，終于讓MUD發(fā)揚光大。

用戶使用Telnet之類的客戶端用Tcp協(xié)議連接到MUDOS上，使用純文字進(jìn)行游戲，每條指令用回車進(jìn)行分割。比如1995年國內(nèi)第一款MUD游戲《俠客行》，你敲入："goeast"，游戲就會提示你：“后花園-這里是歸云莊的后花園，種滿了花草，幾個莊丁正在澆花。此地乃是含羞草生長之地。這里唯一的出口是north。這里有：花待阿牧（Amu），還有二位莊?。╖huangDing）”，然后你繼續(xù)用文字操作，查看阿牧的信息：“l(fā)ookamu”，系統(tǒng)提示：“花待阿牧（Amu）他是陸乘風(fēng)的弟子，受命在此看管含羞草。他看起來三十多歲，生得眉清目秀，端正大方，一表人才。他的武藝看上去【不是很高】，出手似乎【極輕】”。然后你可以選擇擊敗他獲得含羞草，但是你吃了含羞草卻又可能會中毒死亡。在早期網(wǎng)上資源貧乏的時候，這樣的游戲有很強的代入感。

用戶數(shù)據(jù)保存在文件中，每個用戶登錄時，從文本文件里把用戶的數(shù)據(jù)全部加載進(jìn)來，操作全部在內(nèi)存里面進(jìn)行，無需馬上刷回磁盤。用戶退出了，或者每隔5分鐘檢查到數(shù)據(jù)改動了，都會保存會磁盤。這樣的系統(tǒng)在當(dāng)時每臺服務(wù)器承載個4000人同時游戲，不是特別大的問題。從1991年的MUDOS發(fā)布后，全球各地都在為他改進(jìn)，擴(kuò)充，退出新版本，隨著Windows圖形機能的增強。1997游戲《UO》在MUDOS的基礎(chǔ)上為角色增加的x,y坐標(biāo)，為每個房間增加了地圖，并且為每個角色增加了動畫，形成了第一代的圖形網(wǎng)絡(luò)游戲。

因為游戲內(nèi)容基本可以通過LPC腳本進(jìn)行定制，所以MUDOS也成為名副其實的第一款服務(wù)端引擎，引擎一次性開發(fā)出來，然后制作不同游戲內(nèi)容。后續(xù)國內(nèi)的《萬王之王》等游戲，很多都是跟《UO》一樣，直接在MUDOS上進(jìn)行二次開發(fā)，加入房間的地圖還有角色的坐標(biāo)等要素，該架構(gòu)一直為國內(nèi)的第一代MMORPG提供了穩(wěn)固的支持，直到2003年，還有游戲基于MUDOS開發(fā)。

雖然后面圖形化增加了很多東西，但是這些MMORPG后端的本質(zhì)還是MUDOS。隨著游戲內(nèi)容的越來越復(fù)雜，架構(gòu)變得越來越吃不消了，各種負(fù)載問題慢慢浮上水面，于是有了我們的第二代游戲服務(wù)器。

類型3：第二代游戲服務(wù)器2003

2000年后，網(wǎng)游已經(jīng)脫離最初的文字MUD，進(jìn)入全面圖形化年代。最先承受不住的其實是很<imgsrc="/84639b389f9c970434e21313a5acd999_b.jpg"data-rawwidth="418"data-rawheight="185"class="content_image"width="418">

每臺Node服務(wù)器用來管理一塊地圖區(qū)域，由NodeMaster（NM）來為他們提供總體管理。更高層次的World則提供大陸級別的管理服務(wù)。這里省略若干細(xì)節(jié)服務(wù)器，比如傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫前端，登錄服務(wù)器，日志和監(jiān)控等，統(tǒng)統(tǒng)用ADMIN概括。在這樣的結(jié)構(gòu)下，玩家從一塊區(qū)域走向另外一塊區(qū)域需要簡單處理一下：

<imgsrc="/61343d4be52424cd1cee4959f580cfeb_b.jpg"data-rawwidth="388"data-rawheight="290"class="content_image"width="388">玩家1完全由節(jié)點A控制，玩家3完全由節(jié)點B控制。而處在兩個節(jié)點邊緣的2號玩家，則同時由A和B提供服務(wù)。玩家2從A移動到B的過程中，會同時向A請求左邊的情況，并向B請求右邊的情況。但是此時玩家2還是屬于A管理。直到玩家2徹底離開AB邊界很遠(yuǎn)，才徹底交由B管理。按照這樣的邏輯將世界地圖分割為一塊一塊的區(qū)域，交由不同的Node去管理。玩家1完全由節(jié)點A控制，玩家3完全由節(jié)點B控制。而處在兩個節(jié)點邊緣的2號玩家，則同時由A和B提供服務(wù)。玩家2從A移動到B的過程中，會同時向A請求左邊的情況，并向B請求右邊的情況。但是此時玩家2還是屬于A管理。直到玩家2徹底離開AB邊界很遠(yuǎn)，才徹底交由B管理。按照這樣的邏輯將世界地圖分割為一塊一塊的區(qū)域，交由不同的Node去管理。

對于一個Node所負(fù)責(zé)的區(qū)域，地理上沒必要連接在一起，比如大陸的四周邊緣部分和高山部分的區(qū)塊人比較少，可以統(tǒng)一交給一個Node去管理，而這些區(qū)塊在地理上并沒有聯(lián)系在一起的必要性。一個Node到底管理哪些區(qū)塊，可以根據(jù)游戲?qū)崟r運行的負(fù)載情況，定時維護(hù)的時候進(jìn)行更改NodeMaster上面的配置。

于是碰到第一個問題是很多Node服務(wù)器需要和玩家進(jìn)行通信，需要問管理服務(wù)器特定UID為多少的玩家到底在哪臺Gate上，以前按場景切割的服務(wù)器這個問題不大，問了一次以后就可以緩存起來了，但是現(xiàn)在服務(wù)器種類增加不少，玩家又會飄來飄去，按UID查找玩家比較麻煩；另外一方面GATE需要動態(tài)根據(jù)坐標(biāo)計算和哪些Node通信，導(dǎo)致邏輯越來越厚，于是把：“用戶對象”從負(fù)責(zé)連接管理的GATE中切割出來勢在必行于是有了下面的模型：

<imgsrc="/b258799af7d2bec76b90651cfdf696da_b.jpg"data-rawwidth="420"data-rawheight="275"class="content_image"width="420">網(wǎng)關(guān)服務(wù)器再次退回到精簡的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能，而用戶邏輯則由按照UID劃分的OBJ服務(wù)器來承擔(dān)，GATE是按照網(wǎng)絡(luò)接入時的負(fù)載來分布，而OBJ則是按照資源的編號（UID）來分布，這樣和一個用戶通信直接根據(jù)UID計算出OBJ服務(wù)器編號發(fā)送數(shù)據(jù)即可。而新獨立出來的OBJ則提供了更多高層次的服務(wù)：網(wǎng)關(guān)服務(wù)器再次退回到精簡的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能，而用戶邏輯則由按照UID劃分的OBJ服務(wù)器來承擔(dān)，GATE是按照網(wǎng)絡(luò)接入時的負(fù)載來分布，而OBJ則是按照資源的編號（UID）來分布，這樣和一個用戶通信直接根據(jù)UID計算出OBJ服務(wù)器編號發(fā)送數(shù)據(jù)即可。而新獨立出來的OBJ則提供了更多高層次的服務(wù)：對象移動：管理具體玩家在不同的Node所管轄的區(qū)域之間的移動，并同需要的Node進(jìn)行溝通。數(shù)據(jù)廣播：Node可以給每個用戶設(shè)置若干TAG，然后通知ObjectMaster按照TAG廣播。對象消息：通用消息推送，給某個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，直接告訴OBJ，不需要直接和GATE打交道。好友聊天：角色之間聊天直接走OBJ/OBJMASTER。整個服務(wù)器主體分為三層以后，NODE專注場景，OBJ專注玩家對象，GATE專注網(wǎng)絡(luò)。這樣的模型在無縫場景服務(wù)器中得到廣泛的應(yīng)用。但是隨著時間的推移，負(fù)載問題也越來越明顯，做個活動，遠(yuǎn)來不活躍的區(qū)域變得十分活躍，靠每周維護(hù)來調(diào)整還是比較笨重的，于是有了動態(tài)負(fù)載均衡。

動態(tài)負(fù)載均衡有兩種方法，第一種是按照負(fù)載，由NodeMaster定時動態(tài)移動修改一下各個Node的邊界，而不同的玩家對象按照先前的方法從一臺Node上遷移到另外一臺Node上：

<imgsrc="/0c4dcad7e6e8a694a46d6836140b0f5e_b.jpg"data-rawwidth="162"data-rawheight="181"class="content_image"width="162">圖11動態(tài)負(fù)載均衡圖11動態(tài)負(fù)載均衡

這樣NodeMaster定時查找地圖上的熱點區(qū)域，計算新的場景切割方式，然后告訴其他服務(wù)器開始調(diào)整，具體處理方式還是和上面對象跨越邊界移動的方法一樣。

但是上面這種方式實現(xiàn)相對復(fù)雜一些，于是人們設(shè)計出了更為簡單直接的一種新方法：

<imgsrc="/8e250bfe7fc15eb0a0d2925dab684ec2_b.jpg"data-rawwidth="251"data-rawheight="250"class="content_image"width="251">圖12基于網(wǎng)格的動態(tài)負(fù)載均衡圖12基于網(wǎng)格的動態(tài)負(fù)載均衡

還是將地圖按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸均勻切割成靜態(tài)的網(wǎng)格，每個格子由一個具體的Node負(fù)責(zé)，但是根據(jù)負(fù)載情況，能夠?qū)崟r的遷移到其他Node上。在遷移分為三個階段：準(zhǔn)備，切換，完成。三個狀態(tài)由NodeMaster負(fù)責(zé)維護(hù)。準(zhǔn)備階段新的Node開始同步老Node上面該網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，完成后告訴NM；NM確認(rèn)OK后同時通知新舊Node完成切換。完成切換后，如果Obj服務(wù)器還在和老的Node進(jìn)行通信，老的Node將會對它進(jìn)行糾正，得到糾正的OBJ將修正自己的狀態(tài)，和新的Node進(jìn)行通信。

很多無縫動態(tài)負(fù)載均衡的服務(wù)端宣稱自己支持無限的人數(shù)，但不意味著MMORPG游戲的人數(shù)上限真的可以無限擴(kuò)充，因為這樣的體系會受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬和客戶端性能。帶寬決定了同一個區(qū)域最大廣播上限，而客戶端性能決定了同一個屏幕到底可以繪制多少個角色。

從無縫地圖引入了分布式對象模型開始，已經(jīng)完全脫離MUDOS體系，成為一種新的服務(wù)端模型。又由于動態(tài)負(fù)載均衡的引入，讓無縫服務(wù)器如虎添翼，容納著超過上一代游戲服務(wù)器數(shù)倍的人數(shù)上限，并提供了更好的游戲體驗，我們稱其為第三代游戲服務(wù)端架構(gòu)。網(wǎng)游以大型多人角色扮演為開端，RPG網(wǎng)游在相當(dāng)長的時間里一度占據(jù)90%以上，使得基于MMORPG的服務(wù)端架構(gòu)得到了蓬勃的發(fā)展，然而隨著玩家對RPG的疲憊，各種非MMORPG游戲如雨后春筍般的出現(xiàn)在人們眼前，受到市場的歡迎。

類型5：戰(zhàn)網(wǎng)游戲服務(wù)器

經(jīng)典戰(zhàn)網(wǎng)服務(wù)端和RPG游戲有兩個區(qū)別：RPG是分區(qū)分服的，北京區(qū)的用戶和廣州區(qū)的用戶老死不相往來。而戰(zhàn)網(wǎng)，雖然每局游戲一般都是8人以內(nèi)，但全國只有一套服務(wù)器，所有的玩家都可以在一起游戲，而玩家和玩家之使用P2P的方式連接在一起，組成一局游戲：<imgsrc="/40254f76ec9b875314b12fda3d0c5da7_b.jpg"data-rawwidth="493"data-rawheight="352"class="origin_imagezh-lightbox-thumb"width="493"data-original="/40254f76ec9b875314b12fda3d0c5da7_r.jpg">玩家通過MatchMaking服務(wù)器使用：創(chuàng)建、加入、自動匹配、邀請等方式組成一局游戲。服務(wù)器會選擇一個人做Host，其他人P2P連接到做主的玩家上來。STUN是幫助玩家之間建立P2P的牽引服務(wù)器，而由于P2P聯(lián)通情況大概只有75%，實在聯(lián)不通的玩家會通過Forward進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。玩家通過MatchMaking服務(wù)器使用：創(chuàng)建、加入、自動匹配、邀請等方式組成一局游戲。服務(wù)器會選擇一個人做Host，其他人P2P連接到做主的玩家上來。STUN是幫助玩家之間建立P2P的牽引服務(wù)器，而由于P2P聯(lián)通情況大概只有75%，實在聯(lián)不通的玩家會通過Forward進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

大量的連接對戰(zhàn)，體育競技游戲采用類似的結(jié)構(gòu)。P2P有網(wǎng)狀模型（所有玩家互相連接），和星狀模型（所有玩家連接一個主玩家）。復(fù)雜的游戲狀態(tài)在網(wǎng)狀模型下難以形成一致，因此星狀P2P模型經(jīng)受住了歷史的考驗。除去游戲數(shù)據(jù)，支持語音的戰(zhàn)網(wǎng)系統(tǒng)也會將所有人的語音數(shù)據(jù)發(fā)送到做主的那個玩家機器上，通過混音去重再編碼的方式返回給所有用戶。

戰(zhàn)網(wǎng)類游戲，以競技、體育、動作等類型的游戲為主，較慢節(jié)奏的RPG（包括ARPG）有本質(zhì)上的區(qū)別，而激烈的游戲過程必然帶來到較RPG復(fù)雜的多的同步策略，這樣的同步機制往往帶來的是很多游戲結(jié)果由客戶端直接計算得出，那在到處都是破解的今天，如何保證游戲結(jié)果的公正呢？

主要方法就是投票法，所有客戶端都會獨立計算，然后傳遞給服務(wù)器。如果結(jié)果相同就更新記錄，如果結(jié)果不一致，會采取類似投票的方式確定最終結(jié)果。同時記錄本劇游戲的所有輸入，在可能的情況下，找另外閑散的游戲客戶端驗算整局游戲是否為該結(jié)果。并且記錄經(jīng)常有作弊嫌疑的用戶，供運營人員封號時參考。

類型7：休閑游戲服務(wù)器

休閑游戲同戰(zhàn)網(wǎng)服務(wù)器類似，都是全區(qū)架構(gòu)，不同的是有