百萬用戶級游戲服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)

百萬用戶級游戲服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--最簡單的結(jié)構(gòu)所謂服務(wù)器結(jié)構(gòu)，也就是如何將服務(wù)器各部分合理地安排，以實(shí)現(xiàn)最初的功能需求。所以，結(jié)構(gòu)本無所謂正確與錯(cuò)誤；當(dāng)然，優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)更有助于系統(tǒng)的搭建，對系統(tǒng)的可擴(kuò)展性及可維護(hù)性也有更大的幫助。好的結(jié)構(gòu)不是一蹴而就的，而且每個(gè)設(shè)計(jì)者心中的那把尺都不相同，所以這個(gè)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)的定義也就沒有定論。在這里，我們不打算對現(xiàn)有游戲結(jié)構(gòu)做評價(jià)，而是試著從頭開始搭建一個(gè)我們需要的MMOG結(jié)構(gòu)。對于一個(gè)最簡單的游戲服務(wù)器來說，它只需要能夠接受來自客戶端的連接請求，然后處理客戶端在游戲世界中的移動及交互，也即游戲邏輯處理即可。如果我們把這兩項(xiàng)功能集成到一個(gè)服務(wù)進(jìn)程中，則最終的結(jié)構(gòu)很簡單：client-----server嗯，太簡單了點(diǎn)，這樣也敢叫服務(wù)器結(jié)構(gòu)？好吧，現(xiàn)在我們來往里面稍稍加點(diǎn)東西，讓它看起來更像是服務(wù)器結(jié)構(gòu)一些。一般來說，我們在接入游戲服務(wù)器的時(shí)候都會要提供一個(gè)帳號和密碼，驗(yàn)證通過后才能進(jìn)入。關(guān)于為什么要提供用戶名和密碼才能進(jìn)入的問題我們這里不打算做過多討論，云風(fēng)曾對此也提出過類似的疑問，并給出了只用一個(gè)標(biāo)識串就能進(jìn)入的設(shè)想，有興趣的可以去看看他們的討論。但不管是采用何種方式進(jìn)入，照目前看來我們的服務(wù)器起碼得提供一個(gè)帳號驗(yàn)證的功能。我們把觀察點(diǎn)先集中在一個(gè)大區(qū)內(nèi)。在大多數(shù)情況下，一個(gè)大區(qū)內(nèi)都會有多組游戲服，也就是多個(gè)游戲世界可供選擇。簡單點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，我們完全可以拋棄這個(gè)大區(qū)的概念，認(rèn)為一個(gè)大區(qū)也就是放在同一個(gè)機(jī)房的多臺服務(wù)器組，各服務(wù)器組間沒有什么關(guān)系。這樣，我們可為每組服務(wù)器單獨(dú)配備一臺登錄服。最后的結(jié)構(gòu)圖應(yīng)該像這樣：loginServergameServer|/|/client該結(jié)構(gòu)下的玩家操作流程為，先選擇大區(qū)，再選擇大區(qū)下的某臺服務(wù)器，即某個(gè)游戲世界，點(diǎn)擊進(jìn)入后開始帳號驗(yàn)證過程，驗(yàn)證成功則進(jìn)入了該游戲世界。但是，如果玩家想要切換游戲世界，他只能先退出當(dāng)前游戲世界，然后進(jìn)入新的游戲世界重新進(jìn)行帳號驗(yàn)證。早期的游戲大都采用的是這種結(jié)構(gòu)，有些游戲在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用了一些技術(shù)手段使得在切換游戲服時(shí)不需要再次驗(yàn)證帳號，但整體結(jié)構(gòu)還是未做改變。該結(jié)構(gòu)存在一個(gè)服務(wù)器資源配置的問題。因?yàn)榈卿浄幚淼倪壿嬒鄬碚f比較簡單，就是將玩家提交的帳號和密碼送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行驗(yàn)證，和生成會話密鑰發(fā)送給游戲服和客戶端，操作完成后連接就會立即斷開，而且玩家在以后的游戲過程中不會再與登錄服打任何交道。這樣處理短連接的過程使得系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都是比較空閑的，但是在某些時(shí)候，由于請求比較密集，比如開新服的時(shí)候，登錄服的負(fù)載又會比較大，甚至?xí)幚聿贿^來。另外在實(shí)際的游戲運(yùn)營中，有些游戲世界很火爆，而有些游戲世界卻非常冷清，甚至沒有多少人玩的情況也是很常見的。所以，我們能否更合理地配置登錄服資源，使得整個(gè)大區(qū)內(nèi)的登錄服可以共享就成了下一步改進(jìn)的目標(biāo)。服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--登錄服的負(fù)載均衡回想一下我們在玩wow時(shí)的操作流程：運(yùn)行wow.exe進(jìn)入游戲后，首先就會要求我們輸入用戶名和密碼進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后才會出來游戲世界列表，之后是排隊(duì)進(jìn)入游戲世界，開始游戲...可以看到跟前面的描述有個(gè)很明顯的不同，那就是要先驗(yàn)證帳號再選擇游戲世界。這種結(jié)構(gòu)也就使得登錄服不是固定配備給個(gè)游戲世界，而是全區(qū)共有的。我們可以試著從實(shí)際需求的角度來考慮一下這個(gè)問題。正如我們之前所描述過的那樣，登錄服在大多數(shù)情況下都是比較空閑的，也許我們的一個(gè)擁有20個(gè)游戲世界的大區(qū)僅僅使用10臺或更少的登錄服即可滿足需求。而當(dāng)在開新區(qū)的時(shí)候，或許要配備40臺登錄服才能應(yīng)付那如潮水般涌入的玩家登錄請求。所以，登錄服在設(shè)計(jì)上應(yīng)該能滿足這種動態(tài)增刪的需求，我們可以在任何時(shí)候?yàn)榇髤^(qū)增加或減少登錄服的部署。當(dāng)然，在這里也不會存在要求添加太多登錄服的情況。還是拿開新區(qū)的情況來說，即使新增加登錄服滿足了玩家登錄的請求，游戲世界服的承載能力依然有限，玩家一樣只能在排隊(duì)系統(tǒng)中等待，或者是進(jìn)入到游戲世界中導(dǎo)致大家都卡。另外，當(dāng)我們在增加或移除登錄服的時(shí)候不應(yīng)該需要對游戲世界服有所改動，也不會要求重啟世界服，當(dāng)然也不應(yīng)該要求客戶端有什么更新或者修改，一切都是在背后自動完成。最后，有關(guān)數(shù)據(jù)持久化的問題也在這里考慮一下。一般來說，使用現(xiàn)有的商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比自己手工技術(shù)先進(jìn)要明智得多。我們需要持久化的數(shù)據(jù)有玩家的帳號及密碼，玩家創(chuàng)建的角色相關(guān)信息，另外還有一些游戲世界全局共有數(shù)據(jù)也需要持久化。好了，需求已經(jīng)提出來了，現(xiàn)在來考慮如何將其實(shí)現(xiàn)。對于負(fù)載均衡來說，已有了成熟的解決方案。一般最常用，也最簡單部署的應(yīng)該是基于DNS的負(fù)載均衡系統(tǒng)了，其通過在DNS中為一個(gè)域名配置多個(gè)IP地址來實(shí)現(xiàn)。最新的DNS服務(wù)已實(shí)現(xiàn)了根據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的動態(tài)負(fù)載均衡，也就是實(shí)現(xiàn)了真正意義上的負(fù)載均衡，這樣也就有效地解決了當(dāng)某臺登錄服當(dāng)機(jī)后，DNS服務(wù)器不能立即做出反應(yīng)的問題。當(dāng)然，如果找不到這樣的解決方案，自己從頭打造一個(gè)也并不難。而且，通過DNS來實(shí)現(xiàn)的負(fù)載均衡已經(jīng)包含了所做的修改對登錄服及客戶端的透明。而對于數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，在這種結(jié)構(gòu)下，登錄服及游戲世界服都會需要連接數(shù)據(jù)庫。從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的部署上來說，可以將帳號和角色數(shù)據(jù)都放在一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫中，也可分為兩個(gè)不同的庫分別來處理，基到從物理上分到兩臺不同的服務(wù)器上去也行。但是對于不同的游戲世界來說，其角色及游戲內(nèi)數(shù)據(jù)都是互相獨(dú)立的，所以一般情況下也就為每個(gè)游戲世界單獨(dú)配備一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以減輕數(shù)據(jù)庫的壓力。所以，整體的服務(wù)器結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)大區(qū)有一臺帳號數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所有的登錄服都連接到這里。而每個(gè)游戲世界都有自己的游戲數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，只允許本游戲世界內(nèi)的服務(wù)器連接。最后，我們的服務(wù)器結(jié)構(gòu)就像這樣：大區(qū)服務(wù)器/|\/|\登錄服1登錄服2世界服1世界服2\|||\|||帳號數(shù)據(jù)庫DBSDBS這里既然討論到了大區(qū)及帳號數(shù)據(jù)庫，所以順帶也說一下關(guān)于激活大區(qū)的概念。wow中一共有八個(gè)大區(qū)，我們想要進(jìn)入某個(gè)大區(qū)游戲之前，必須到官網(wǎng)上激活這個(gè)區(qū)，這是為什么呢？一般來說，在各個(gè)大區(qū)帳號數(shù)據(jù)庫之上還有一個(gè)總的帳號數(shù)據(jù)庫，我們可以稱它為中心數(shù)據(jù)庫。比如我們在官網(wǎng)上注冊了一個(gè)帳號，這時(shí)帳號數(shù)據(jù)是只保存在中心數(shù)據(jù)庫上的。而當(dāng)我們要到一區(qū)去創(chuàng)建角色開始游戲的時(shí)候，在一區(qū)的帳號數(shù)據(jù)庫中并沒有我們的帳號數(shù)據(jù)，所以，我們必須先到官網(wǎng)上做一次激活操作。這個(gè)激活的過程也就是從中心庫上把我們的帳號數(shù)據(jù)拷貝到所要到的大區(qū)帳號數(shù)據(jù)庫中。服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--簡單的世界服實(shí)現(xiàn)討論了這么久我們一直都還沒有進(jìn)入游戲世界服務(wù)器內(nèi)部，現(xiàn)在就讓我們來窺探一下里面的結(jié)構(gòu)吧。對于現(xiàn)在大多數(shù)MMORPG來說，游戲服務(wù)器要處理的基本邏輯有移動、聊天、技能、物品、任務(wù)和生物等，另外還有地圖管理與消息廣播來對其他高級功能做支撐。如縱隊(duì)、好友、公會、戰(zhàn)場和副本等，這些都是通過基本邏輯功能組合或擴(kuò)展而成。在所有這些基礎(chǔ)邏輯中，與我們要討論的服務(wù)器結(jié)構(gòu)關(guān)系最緊密的當(dāng)屬地圖管理方式。決定了地圖的管理方式也就決定了我們的服務(wù)器結(jié)構(gòu)，我們?nèi)匀幌葟淖詈唵蔚膶?shí)現(xiàn)方式開始說起?；叵胍幌挛覀冊鴳?zhàn)斗過無數(shù)個(gè)夜晚的暗黑破壞神，整個(gè)暗黑的世界被分為了若干個(gè)獨(dú)立的小地圖，當(dāng)我們在地圖間穿越時(shí)，一般都要經(jīng)過一個(gè)叫做傳送門的裝置。世界中有些地圖間雖然在地理上是直接相連的，但我們發(fā)現(xiàn)其游戲內(nèi)部的邏輯卻是完全隔離的。可以這樣認(rèn)為，一塊地圖就是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理單元。既然如此，我們就把每塊地圖都當(dāng)作是一臺獨(dú)立的服務(wù)器，他提供了在這塊地圖上游戲時(shí)的所有邏輯功能，至于內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何劃分我們暫不理會，先把他當(dāng)作一個(gè)黑盒子吧。當(dāng)兩個(gè)人合作做一件事時(shí)，我們可以以對等的關(guān)系相互協(xié)商著來做，而且一般也都不會有什么問題。當(dāng)人數(shù)增加到三個(gè)時(shí)，我們對等的合作關(guān)系可能會有些復(fù)雜，因?yàn)槲覀兠總€(gè)人都同時(shí)要與另兩個(gè)人合作協(xié)商。正如俗語所說的那樣，三個(gè)和尚可能會碰到?jīng)]水喝的情況。當(dāng)人數(shù)繼續(xù)增加，情況就變得不那么簡單了，我們得需要一個(gè)管理者來對我們的工作進(jìn)行分工、協(xié)調(diào)。游戲的地圖服務(wù)器之間也是這么回事。一般來說，我們的游戲世界不可能會只有一塊或者兩塊小地圖，那順理成章的，也就需要一個(gè)地圖管理者。先稱它為游戲世界的中心服務(wù)器吧，畢竟是管理者嘛，大家都以它為中心。中心服務(wù)器主要維護(hù)一張地圖ID到地圖服務(wù)器地址的映射表。當(dāng)我們要進(jìn)入某張地圖時(shí)，會從中心服上取得該地圖的IP和port告訴客戶端，客戶端主動去連接，這樣進(jìn)入他想要去的游戲地圖。在整個(gè)游戲過程中，客戶端始終只會與一臺地圖服務(wù)器保持連接，當(dāng)要切換地圖的時(shí)候，在獲取到新地圖的地址后，會先與當(dāng)前地圖斷開連接，再進(jìn)入新的地圖，這樣保證玩家數(shù)據(jù)在服務(wù)器上只有一份。我們來看看結(jié)構(gòu)圖是怎樣的：

中心服務(wù)器

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登錄服

地圖1

地圖2

地圖n

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客戶端

很簡單，不是嗎。但是簡單并不表示功能上會有什么損失，簡單也更不能表示游戲不能賺錢。早期不少游戲也確實(shí)采用的就是這種簡單結(jié)構(gòu)。

服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--繼續(xù)世界服

都已經(jīng)看出來了，這種每切換一次地圖就要重新連接服務(wù)器的方式實(shí)在是不夠優(yōu)雅，而且在實(shí)際游戲運(yùn)營中也發(fā)現(xiàn)，地圖切換導(dǎo)致的卡號，復(fù)制裝備等問題非常多，這里完全就是一個(gè)事故多發(fā)地段，如何避免這種頻繁的連接操作呢？

最直接的方法就是把那個(gè)圖倒轉(zhuǎn)過來就行了?？蛻舳酥恍枰B接到中心服上，所有到地圖服務(wù)器的數(shù)據(jù)都由中心服來轉(zhuǎn)發(fā)。很完美的解決方案，不是嗎？

這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際的部署中也遇到了一些挑戰(zhàn)。對于一般的MMORPG服務(wù)器來說，單臺服務(wù)器的承載量平均在2000左右，如果你的服務(wù)器很不幸地只能帶1000人，沒關(guān)系，不少游戲都是如此；如果你的服務(wù)器上跑了3000多玩家依然比較流暢，那你可以自豪地告訴你的策劃，多設(shè)計(jì)些大量消耗服務(wù)器資源的玩法吧，比如大型國戰(zhàn)、公會戰(zhàn)爭等。

2000人，似乎我們的策劃朋友們不大愿意接受這個(gè)數(shù)字。我們將地圖服務(wù)器分開來原來也是想將負(fù)載分開，以多帶些客戶端，現(xiàn)在要所有的連接都從中心服上轉(zhuǎn)發(fā)，那連接數(shù)又遇到單臺服務(wù)器的可最大承載量的瓶頸了。

這里有必要再解釋下這個(gè)數(shù)字。我知道，有人一定會說，才帶2000人，那是你水平不行，我隨便寫個(gè)TCP服務(wù)器都可帶個(gè)五六千連接。問題恰恰在于你是隨便寫的，而MMORPG的服務(wù)器是復(fù)雜設(shè)計(jì)的。如果一個(gè)演示socketAPI用的echo服務(wù)器就能滿足MMOG服務(wù)器的需求，那寫服務(wù)器該是件多么愜意的事啊。

但我們所遇到的事實(shí)是，服務(wù)器收到一個(gè)移動包后，要向周圍所有人廣播，而不是echo服務(wù)器那樣簡單的回應(yīng)；服務(wù)器在收到一個(gè)連接斷開通知時(shí)要向很多人通知玩家退出事件，并將該玩家的資料寫入數(shù)據(jù)庫，而不是echo服務(wù)器那樣什么都不需要做；服務(wù)器在收到一個(gè)物品使用請求包后要做一系列的邏輯判斷以檢查玩家有沒有作弊；服務(wù)器上還啟動著很多定時(shí)器用來更新游戲世界的各種狀態(tài)......

其實(shí)這么一比較，我們也看出資源消耗的所在了：服務(wù)器上大量的復(fù)雜的邏輯處理。再回過頭來看看我們想要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，我們既想要有一個(gè)唯一的入口，使得客戶端不用頻繁改變連接，又希望這個(gè)唯一入口的負(fù)載不會太大，以致于接受不了多少連接。

仔細(xì)看一看這個(gè)需求，我們想要的僅僅只是一臺管理連接的服務(wù)器，并不打算讓他承擔(dān)太多的游戲邏輯。既然如此，那五六千個(gè)連接也還有滿足我們的要求。至少在現(xiàn)在來說，一個(gè)游戲世界內(nèi)，也就是一組服務(wù)器內(nèi)同時(shí)有五六千個(gè)在線的玩家還是件讓人很興奮的事。事實(shí)上，在大多數(shù)游戲的大部分時(shí)間里，這個(gè)數(shù)字也是很讓人眼紅的。

什么？你說夢幻、魔獸還有史先生的那個(gè)什么征途遠(yuǎn)不止這么點(diǎn)人了！噢，我說的是大多數(shù)，是大多數(shù)，不包括那些明星。你知道大陸現(xiàn)在有多少游戲在運(yùn)營嗎？或許你又該說，我們不該在一開始就把自己的目標(biāo)定的太低！好吧，我們還是先不談這個(gè)。

繼續(xù)我們的結(jié)構(gòu)討論。一般來說，我們把這臺負(fù)責(zé)連接管理的服務(wù)器稱為網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，因?yàn)閮?nèi)部的數(shù)據(jù)都要通過這個(gè)網(wǎng)關(guān)才能出去，不過從這臺服務(wù)器提供的功能來看，稱其為反向代理服務(wù)器可能更合適。我們也不在這個(gè)名字上糾纏了，就按大家通用的叫法，還是稱他為網(wǎng)關(guān)服務(wù)器吧。

網(wǎng)關(guān)之后的結(jié)構(gòu)我們依然可以采用之前描述的方案，只是，似乎并沒有必要為每一個(gè)地圖都開一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)聽端口了。我們可以試著對地圖進(jìn)行一些劃分，由一個(gè)MasterServer來管理一些更小的ZoneServer，玩家通過網(wǎng)關(guān)連接到MasterServer上，而實(shí)際與地圖有關(guān)的邏輯是分派給更小的ZoneServer去處理。

最后的結(jié)構(gòu)看起來大概是這樣的：

ZoneServer

ZoneServer

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MasterServer

MasterServer

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GatewayServer

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CenterServer

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Client

服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--最終的結(jié)構(gòu)

如果我們就此打住，可能馬上就會有人要嗤之以鼻了，就這點(diǎn)古董級的技術(shù)也敢出來現(xiàn)。好吧，我們還是把之前留下的問題拿出來解決掉吧。

一般來說，當(dāng)某一部分能力達(dá)不到我們的要求時(shí)，最簡單的解決方法就是在此多投入一點(diǎn)資源。既然想要更多的連接數(shù)，那就再加一臺網(wǎng)關(guān)服務(wù)器吧。新增加了網(wǎng)關(guān)服后需要在大區(qū)服上做相應(yīng)的支持，或者再簡單點(diǎn)，有一臺主要的網(wǎng)關(guān)服，當(dāng)其負(fù)載較高時(shí)，主動將新到達(dá)的連接重定向到其他網(wǎng)關(guān)服上。

而對于游戲服來說，有一臺還是多臺網(wǎng)關(guān)服是沒有什么區(qū)別的。每個(gè)代表客戶端玩家的對象內(nèi)部都保留一個(gè)代表其連接的對象，消息廣播時(shí)要求每個(gè)玩家對象使用自己的連接對象發(fā)送數(shù)據(jù)即可，至于連接是在什么地方，那是完全透明的。當(dāng)然，這只是一種簡單的實(shí)現(xiàn)，也是普通使用的一種方案，如果后期想對消息廣播做一些優(yōu)化的話，那可能才需要多考慮一下。

既然說到了優(yōu)化，我們也稍稍考慮一下現(xiàn)在結(jié)構(gòu)下可能采用的優(yōu)化方案。

首先是當(dāng)前的ZoneServer要做的事情太多了，以至于他都處理不了多少連接。這其中最消耗系統(tǒng)資源的當(dāng)屬生物的AI處理了，尤其是那些復(fù)雜的尋路算法，所以我們可以考慮把這部分AI邏輯獨(dú)立出來，由一臺單獨(dú)的AI服務(wù)器來承擔(dān)。

然后，我們可以試著把一些與地圖數(shù)據(jù)無關(guān)的公共邏輯放到MasterServer上去實(shí)現(xiàn)，這樣ZoneServer上只保留了與地圖數(shù)據(jù)緊密相關(guān)的邏輯，如生物管理，玩家移動和狀態(tài)更新等。

還有聊天處理邏輯，這部分與游戲邏輯沒有任何關(guān)聯(lián)，我們也完全可以將其獨(dú)立出來，放到一臺單獨(dú)的聊天服務(wù)器上去實(shí)現(xiàn)。

最后是數(shù)據(jù)庫了，為了減輕數(shù)據(jù)庫的壓力，提高數(shù)據(jù)請求的響應(yīng)速度，我們可以在數(shù)據(jù)庫之前建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫緩存服務(wù)器，將一些常用數(shù)據(jù)緩存在此，服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫的通信都要通過這臺服務(wù)器進(jìn)行代理。緩存的數(shù)據(jù)會定時(shí)的寫入到后臺數(shù)據(jù)庫中。

好了，做完這些優(yōu)化我們的服務(wù)器結(jié)構(gòu)大體也就定的差不多了，暫且也不再繼續(xù)深入，更細(xì)化的內(nèi)容等到各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的時(shí)候再探討。

好比我們?nèi)タ匆粓鐾頃?，舞臺上演員們按著預(yù)定的節(jié)目單有序地上演著，但這就是整場晚會的全部嗎？顯然不止，在幕后還有太多太多的人在忙碌著，甚至在晚會前和晚會后都有。我們的游戲服務(wù)器也如此。

在之前描述的部分就如同舞臺上的演員，是我們能直接看到的，幕后的工作人員我們也來認(rèn)識一下。

現(xiàn)實(shí)中有警察來維護(hù)秩序，游戲中也如此，這就是我們常說的GM。GM可以采用跟普通玩家一樣的拉入方式來進(jìn)入游戲，當(dāng)然權(quán)限會比普通玩家高一些，也可以提供一臺GM服務(wù)器專門用來處理GM命令，這樣可以有更高的安全性，GM服一般接在中心服務(wù)器上。

在以時(shí)間收費(fèi)的游戲中，我們還需要一臺計(jì)費(fèi)的服務(wù)器，這臺服務(wù)器一般接在網(wǎng)關(guān)服務(wù)器上，注冊玩家登錄和退出事件以記錄玩家的游戲時(shí)間。

任何為用戶提供服務(wù)的地方都會有日志記錄，游戲服務(wù)器當(dāng)然也不例外。從記錄玩家登錄的時(shí)間，地址，機(jī)器信息到游戲過程中的每一項(xiàng)操作都可以作為日志記錄下來，以備查錯(cuò)及數(shù)據(jù)挖掘用。至于搜集玩家機(jī)器資料所涉及到的法律問題不是我們該考慮的。

差不多就這么多了吧，接下來我們會按照這個(gè)大致的結(jié)構(gòu)來詳細(xì)討論各部分的實(shí)現(xiàn)。

服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討--一點(diǎn)雜談

再強(qiáng)調(diào)一下，服務(wù)器結(jié)構(gòu)本無所謂好壞，只有是否適合自己。我們在前面探討了一些在現(xiàn)在的游戲中見到過的結(jié)構(gòu)，并盡我所知地分析了各自存在的一些問題和可以做的一些改進(jìn)，希望其中沒有謬誤，如果能給大家也帶來些啟發(fā)那自然更好。

突然發(fā)現(xiàn)自己一旦羅嗦起來還真是沒完沒了。接下來先說說我在開發(fā)中遇到過的一些困惑和一基礎(chǔ)問題探討吧，這些問題可能有人與我一樣，也曾遇到過，或者正在被困擾中，而所要探討的這些基礎(chǔ)問題向來也是爭論比較多的，我們也不評價(jià)其中的好與壞，只做簡單的描述。

首先是服務(wù)器操作系統(tǒng)，linux與windows之爭隨處可見，其實(shí)在大多數(shù)情況下這不是我們所能決定的，似乎各大公司也基本都有了自己的傳統(tǒng)，如網(wǎng)易的freebsd，騰訊的linux等。如果真有權(quán)利去選擇的話，選自己最熟悉的吧。

決定了OS也就基本上確定了網(wǎng)絡(luò)IO模型，windows上的IOCP和linux下的epool，或者直接使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)框架，如ACE和asio等，其他還有些商業(yè)的網(wǎng)絡(luò)庫在國內(nèi)的使用好像沒有見到，不符合中國國情嘛。:)

然后是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇，以前的選擇大多傾向于UDP，為了可靠傳輸一般自己都會在上面實(shí)現(xiàn)一層封裝，而現(xiàn)在更普通的是直接采用本身就很可靠的TCP，或者TCP與UDP的混用。早期選擇UDP的主要原因還是帶寬限制，現(xiàn)在寬帶普通的情況下TCP比UDP多出來的一點(diǎn)點(diǎn)開銷與開發(fā)的便利性相比已經(jīng)不算什么了。當(dāng)然，如果已有了成熟的可靠UDP庫，那也可以繼續(xù)使用著。

還有消息包格式的定義，這個(gè)曾在云風(fēng)的blog上展開過激烈的爭論。消息包格式定義包括三段，包長、消息碼和包體，爭論的焦點(diǎn)在于應(yīng)該是消息碼在前還是包長在前，我們也把這個(gè)當(dāng)作是信仰問題吧，有興趣的去云風(fēng)的blog上看看，論論。

另外早期有些游戲的包格式定義是以特殊字符作分隔的，這樣一個(gè)好處是其中某個(gè)包出現(xiàn)錯(cuò)誤后我們的游戲還能繼續(xù)。但實(shí)際上，我覺得這是完全沒有必要的，真要出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤，直接斷開這個(gè)客戶端的連接可能更安全。而且，以特殊字符做分隔的消息包定義還加大了一點(diǎn)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量。

最后是一個(gè)純技術(shù)問題，有關(guān)socket連接數(shù)的最大限制。開始學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程的時(shí)候我犯過這樣的錯(cuò)誤，以為port的定義為unsignedshort，所以想當(dāng)然的認(rèn)為服務(wù)器的最大連接數(shù)為65535，這會是一個(gè)硬性的限制。而實(shí)際上，一個(gè)socket描述符在windows上的定義是unsignedint，因此要有限制那也是四十多億，放心好了。

在服務(wù)器上port是監(jiān)聽用的，想象這樣一種情況，webserver在80端口上監(jiān)聽，當(dāng)一個(gè)連接到來時(shí)，系統(tǒng)會為這個(gè)連接分配一個(gè)socket句柄，同時(shí)與其在80端口上進(jìn)行通訊；當(dāng)另一個(gè)連接到來時(shí)，服務(wù)器仍然在80端口與之通信，只是分配的socket句柄不一樣。這個(gè)socket句柄才是描述每個(gè)連接的唯一標(biāo)識。按windows網(wǎng)絡(luò)編程第二版上的說法，這個(gè)上限值配置影響。

好了，廢話說完了，下一篇，我們開始進(jìn)入登錄服的設(shè)計(jì)吧。

登錄服的設(shè)計(jì)--功能需求

正如我們在前面曾討論過的，登錄服要實(shí)現(xiàn)的功能相當(dāng)簡單，就是帳號驗(yàn)證。為了便于描述，我們暫不引入那些討論過的優(yōu)化手段，先以最簡單的方式實(shí)現(xiàn)，另外也將基本以mangos的代碼作為參考來進(jìn)行描述。

想象一下帳號驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)方法，最容易的那就是把用戶輸入的明文用帳號和密碼直接發(fā)給登錄服，服務(wù)器根據(jù)帳號從數(shù)據(jù)庫中取出密碼，與用戶輸入的密碼相比較。

這個(gè)方法存在的安全隱患實(shí)在太大，明文的密碼傳輸太容易被截獲了。那我們試著在傳輸之前先加一下密，為了服務(wù)器能進(jìn)行密碼比較，我們應(yīng)該采用一個(gè)可逆的加密算法，在服務(wù)器端把這個(gè)加密后的字串還原為原始的明文密碼，然后與數(shù)據(jù)庫密碼進(jìn)行比較。既然是一個(gè)可逆的過程，那外掛制作者總有辦法知道我們的加密過程，所以，這個(gè)方法仍不夠安全。

哦，如果我們只是希望密碼不可能被還原出來，那還不容易嗎，使用一個(gè)不可逆的散列算法就行了。用戶在登錄時(shí)發(fā)送給服務(wù)器的是明文的帳號和經(jīng)散列后的不可逆密碼串，服務(wù)器取出密碼后也用同樣的算法進(jìn)行散列后再進(jìn)行比較。比如，我們就用使用最廣泛的md5算法吧。噢，不要管那個(gè)王小云的什么論文，如果我真有那么好的運(yùn)氣，早中500w了，還用在這考慮該死的服務(wù)器設(shè)計(jì)嗎？

似乎是一個(gè)很完美的方案，外掛制作者再也偷不到我們的密碼了。慢著，外掛偷密碼的目的是什么？是為了能用我們的帳號進(jìn)游戲！如果我們總是用一種固定的算法來對密碼做散列，那外掛只需要記住這個(gè)散列后的字串就行了，用這個(gè)做密碼就可以成功登錄。

嗯，這個(gè)問題好解決，我們不要用固定的算法進(jìn)行散列就是了。只是，問題在于服務(wù)器與客戶端采用的散列算法得出的字串必須是相同的，或者是可驗(yàn)證其是否匹配的。很幸運(yùn)的是，偉大的數(shù)學(xué)字們早就為我們準(zhǔn)備好了很多優(yōu)秀的這類算法，而且經(jīng)理論和實(shí)踐都證明他們也確實(shí)是足夠安全的。

這其中之一是一個(gè)叫做SRP的算法，全稱叫做SecureRemotePassword，即安全遠(yuǎn)程密碼。wow使用的是第6版，也就是SRP6算法。有關(guān)其中的數(shù)學(xué)證明，如果有人能向我解釋清楚，并能讓我真正弄明白的話，我將非常感激。不過其代碼實(shí)現(xiàn)步驟倒是并不復(fù)雜，mangos中的代碼也還算清晰，我們也不再贅述。

登錄服除了帳號驗(yàn)證外還得提供另一項(xiàng)功能，就是在玩家的帳號驗(yàn)證成功后返回給他一個(gè)服務(wù)器列表讓他去選擇。這個(gè)列表的狀態(tài)要定時(shí)刷新，可能有新的游戲世界開放了，也可能有些游戲世界非常不幸地停止運(yùn)轉(zhuǎn)了，這些狀態(tài)的變化都要盡可能及時(shí)地讓玩家知道。不管發(fā)生了什么事，用戶都有權(quán)利知道，特別是對于付過費(fèi)的用戶來說，我們不該藏著掖著，不是嗎？

這個(gè)游戲世界列表的功能將由大區(qū)服來提供，具體的結(jié)構(gòu)我們在之前也描述過，這里暫不做討論。登錄服將從大區(qū)服上獲取到的游戲世界列表發(fā)給已驗(yàn)證通過的客戶端即可。好了，登錄服要實(shí)現(xiàn)的功能就這些，很簡單，是吧。

確實(shí)是太簡單了，不過簡單的結(jié)構(gòu)正好更適合我們來看一看游戲服務(wù)器內(nèi)部的模塊結(jié)構(gòu)，以及一些服務(wù)器共有組件的實(shí)現(xiàn)方法。這就留作下一篇吧。

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--mangos的游戲主循環(huán)

當(dāng)閱讀一項(xiàng)工程的源碼時(shí)，我們大概會選擇從main函數(shù)開始，而當(dāng)開始一項(xiàng)新的工程時(shí)，第一個(gè)寫下的函數(shù)大多也是main。那我們就先來看看，游戲服務(wù)器代碼實(shí)現(xiàn)中，main函數(shù)都做了些什么。

由于我在讀技術(shù)文章時(shí)最不喜看到的就是大段大段的代碼，特別是那些直接Ctrl+C再Ctrl+V后未做任何修改的代碼，用句時(shí)髦的話說，一點(diǎn)技術(shù)含量都沒有！所以在我們今后所要討論的內(nèi)容中，盡量會避免出現(xiàn)直接的代碼，在有些地方確實(shí)需要代碼來表述時(shí)，也將會選擇使用偽碼。

先從mangos的登錄服代碼開始。mangos的登錄服是一個(gè)單線程的結(jié)構(gòu)，雖然在數(shù)據(jù)庫連接中可以開啟一個(gè)獨(dú)立的線程，但這個(gè)線程也只是對無返回結(jié)果的執(zhí)行類SQL做緩沖，而對需要有返回結(jié)果的查詢類SQL還是在主邏輯線程中阻塞調(diào)用的。

登錄服中唯一的這一個(gè)線程，也就是主循環(huán)線程對監(jiān)聽的socket做select操作，為每個(gè)連接進(jìn)來的客戶端讀取其上的數(shù)據(jù)并立即進(jìn)行處理，直到服務(wù)器收到SIGABRT或SIGBREAK信號時(shí)結(jié)束。

所以，mangos登錄服主循環(huán)的邏輯，也包括后面游戲服的邏輯，主循環(huán)的關(guān)鍵代碼其實(shí)是在SocketHandler中，也就是那個(gè)Select函數(shù)中。檢查所有的連接，對新到來的連接調(diào)用OnAccept方法，有數(shù)據(jù)到來的連接則調(diào)用OnRead方法，然后socket處理器自己定義對接收到的數(shù)據(jù)如何處理。

很簡單的結(jié)構(gòu)，也比較容易理解。

只是，在對性能要求比較高的服務(wù)器上，select一般不會是最好的選擇。如果我們使用windows平臺，那IOCP將是首選；如果是linux，epool將是不二選擇。我們也不打算討論基于IOCP或是基于epool的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，如果僅僅只是要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器功能，很簡單的幾個(gè)API調(diào)用即可，而且網(wǎng)上已有很多好的教程；如果是要做一個(gè)成熟的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器產(chǎn)品，不是我?guī)灼唵蔚募夹g(shù)介紹文章所能達(dá)到。

另外，在服務(wù)器實(shí)現(xiàn)上，網(wǎng)絡(luò)IO與邏輯處理一般會放在不同的線程中，以免耗時(shí)較長的IO過程阻塞住了需要立即反應(yīng)的游戲邏輯。

數(shù)據(jù)庫的處理也類似，會使用異步的方式，也是避免耗時(shí)的查詢過程將游戲服務(wù)器主循環(huán)阻塞住。想象一下，因某個(gè)玩家上線而發(fā)起的一次數(shù)據(jù)庫查詢操作導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)所有在線玩家都卡住不動將是多么恐怖的一件事！

另外還有一些如事件、腳本、消息隊(duì)列、狀態(tài)機(jī)、日志和異常處理等公共組件，我們也會在接下來的時(shí)間里進(jìn)行探討。

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--繼續(xù)來說主循環(huán)

前面我們只簡單了解了下mangos登錄服的程序結(jié)構(gòu)，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，現(xiàn)在我們就來看看如何提供一個(gè)更好的方案。

正如我們曾討論過的，為了游戲主邏輯循環(huán)的流暢運(yùn)行，所有比較耗時(shí)的IO操作都會分享到單獨(dú)的線程中去做，如網(wǎng)絡(luò)IO，數(shù)據(jù)庫IO和日志IO等。當(dāng)然，也有把這些分享到單獨(dú)的進(jìn)程中去做的。

另外對于大多數(shù)服務(wù)器程序來說，在運(yùn)行時(shí)都是作為精靈進(jìn)程或服務(wù)進(jìn)程的，所以我們并不需要服務(wù)器能夠處理控制臺用戶輸入，我們所要處理的數(shù)據(jù)來源都來自網(wǎng)絡(luò)。

這樣，主邏輯循環(huán)所要做的就是不停要取消息包來處理，當(dāng)然這些消息包不僅有來自客戶端的玩家操作數(shù)據(jù)包，也有來自GM服務(wù)器的管理命令，還包括來自數(shù)據(jù)庫查詢線程的返回結(jié)果消息包。這個(gè)循環(huán)將一直持續(xù)，直到收到一個(gè)通知服務(wù)器關(guān)閉的消息包。

主邏輯循環(huán)的結(jié)構(gòu)還是很簡單的，復(fù)雜的部分都在如何處理這些消息包的邏輯上。我們可以用一段簡單的偽碼來描述這個(gè)循環(huán)過程：

while(Message*msg=getMessage())

{

if(msg為服務(wù)器關(guān)閉消息)

break;

處理msg消息;

}

這里就有一個(gè)問題需要探討了，在getMessage()的時(shí)候，我們應(yīng)該去哪里取消息？前面我們考慮過，至少會有三個(gè)消息來源，而我們還討論過，這些消息源的IO操作都是在獨(dú)立的線程中進(jìn)行的，我們這里的主線程不應(yīng)該直接去那幾處消息源進(jìn)行阻塞式的IO操作。

很簡單，讓那些獨(dú)立的IO線程在接收完數(shù)據(jù)后自己送過來就是了。好比是，我這里提供了一個(gè)倉庫，有很多的供貨商，他們有貨要給我的時(shí)候只需要交到倉庫，然后我再到倉庫去取就是了，這個(gè)倉庫也就是消息隊(duì)列。消息隊(duì)列是一個(gè)普通的隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然必須要提供多線程互斥訪問的安全性支持，其基本的接口定義大概類似這樣：

IMessageQueue

{

voidputMessage(Message*);Message*getMessage();

}

網(wǎng)絡(luò)IO，數(shù)據(jù)庫IO線程把整理好的消息包都加入到主邏輯循環(huán)線程的這個(gè)消息隊(duì)列中便返回。有關(guān)消息隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)和線程間消息的傳遞在ACE中有比較完全的代碼實(shí)現(xiàn)及描述，還有一些使用示例，是個(gè)很好的參考。

這樣的話，我們的主循環(huán)就很清晰了，從主線程的消息隊(duì)列中取消息，處理消息，再取下一條消息......

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--消息隊(duì)列

既然說到了消息隊(duì)列，那我們繼續(xù)來稍微多聊一點(diǎn)吧。

我們所能想到的最簡單的消息隊(duì)列可能就是使用stl的list來實(shí)現(xiàn)了，即消息隊(duì)列內(nèi)部維護(hù)一個(gè)list和一個(gè)互斥鎖，putMessage時(shí)將message加入到隊(duì)列尾，getMessage時(shí)從隊(duì)列頭取一個(gè)message返回，同時(shí)在getMessage和putMessage之前都要求先獲取鎖資源。

實(shí)現(xiàn)雖然簡單，但功能是絕對滿足需求的，只是性能上可能稍稍有些不盡如人意。其最大的問題在頻繁的鎖競爭上。

對于如何減少鎖競爭次數(shù)的優(yōu)化方案，GhostCheng提出了一種。提供一個(gè)隊(duì)列容器，里面有多個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列都可固定存放一定數(shù)量的消息。網(wǎng)絡(luò)IO線程要給邏輯線程投遞消息時(shí)，會從隊(duì)列容器中取一個(gè)空隊(duì)列來使用，直到將該隊(duì)列填滿后再放回容器中換另一個(gè)空隊(duì)列。而邏輯線程取消息時(shí)是從隊(duì)列容器中取一個(gè)有消息的隊(duì)列來讀取，處理完后清空隊(duì)列再放回到容器中。

這樣便使得只有在對隊(duì)列容器進(jìn)行操作時(shí)才需要加鎖，而IO線程和邏輯線程在操作自己當(dāng)前使用的隊(duì)列時(shí)都不需要加鎖，所以鎖競爭的機(jī)會大大減少了。

這里為每個(gè)隊(duì)列設(shè)了個(gè)最大消息數(shù)，看來好像是打算只有當(dāng)IO線程寫滿隊(duì)列時(shí)才會將其放回到容器中換另一個(gè)隊(duì)列。那這樣有時(shí)也會出現(xiàn)IO線程未寫滿一個(gè)隊(duì)列，而邏輯線程又沒有數(shù)據(jù)可處理的情況，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)量很少時(shí)可能會很容易出現(xiàn)。GhostCheng在他的描述中沒有講到如何解決這種問題，但我們可以先來看看另一個(gè)方案。

這個(gè)方案與上一個(gè)方案基本類似，只是不再提供隊(duì)列容器，因?yàn)樵谶@個(gè)方案中只使用了兩個(gè)隊(duì)列，arthur在他的一封郵件中描述了這個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)及部分代碼。兩個(gè)隊(duì)列，一個(gè)給邏輯線程讀，一個(gè)給IO線程用來寫，當(dāng)邏輯線程讀完隊(duì)列后會將自己的隊(duì)列與IO線程的隊(duì)列相調(diào)換。所以，這種方案下加鎖的次數(shù)會比較多一些，IO線程每次寫隊(duì)列時(shí)都要加鎖，邏輯線程在調(diào)換隊(duì)列時(shí)也需要加鎖，但邏輯線程在讀隊(duì)列時(shí)是不需要加鎖的。

雖然看起來鎖的調(diào)用次數(shù)是比前一種方案要多很多，但實(shí)際上大部分鎖調(diào)用都是不會引起阻塞的，只有在邏輯線程調(diào)換隊(duì)列的那一瞬間可能會使得某個(gè)線程阻塞一下。另外對于鎖調(diào)用過程本身來說，其開銷是完全可以忽略的，我們所不能忍受的僅僅是因?yàn)殒i調(diào)用而引起的阻塞而已。

兩種方案都是很優(yōu)秀的優(yōu)化方案，但也都是有其適用范圍的。GhostCheng的方案因?yàn)樘峁┝硕鄠€(gè)隊(duì)列，可以使得多個(gè)IO線程可以總工程師的，互不干擾的使用自己的隊(duì)列，只是還有一個(gè)遺留問題我們還不了解其解決方法。arthur的方案很好的解決了上一個(gè)方案遺留的問題，但因?yàn)橹挥幸粋€(gè)寫隊(duì)列，所以當(dāng)想要提供多個(gè)IO線程時(shí)，線程間互斥地寫入數(shù)據(jù)可能會增大競爭的機(jī)會，當(dāng)然，如果只有一個(gè)IO線程那將是非常完美的。

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--環(huán)形緩沖區(qū)

消息隊(duì)列鎖調(diào)用太頻繁的問題算是解決了，另一個(gè)讓人有些苦惱的大概是這太多的內(nèi)存分配和釋放操作了。頻繁的內(nèi)存分配不但增加了系統(tǒng)開銷，更使得內(nèi)存碎片不斷增多，非常不利于我們的服務(wù)器長期穩(wěn)定運(yùn)行。也許我們可以使用內(nèi)存池，比如SGISTL中附帶的小內(nèi)存分配器。但是對于這種按照嚴(yán)格的先進(jìn)先出順序處理的，塊大小并不算小的，而且塊大小也并不統(tǒng)一的內(nèi)存分配情況來說，更多使用的是一種叫做環(huán)形緩沖區(qū)的方案，mangos的網(wǎng)絡(luò)代碼中也有這么一個(gè)東西，其原理也是比較簡單的。

就好比兩個(gè)人圍著一張圓形的桌子在追逐，跑的人被網(wǎng)絡(luò)IO線程所控制，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)人就往前跑；追的人就是邏輯線程，會一直往前追直到追上跑的人。如果追上了怎么辦？那就是沒有數(shù)據(jù)可讀了，先等會兒唄，等跑的人向前跑幾步了再追，總不能讓游戲沒得玩了吧。那要是追的人跑的太慢，跑的人轉(zhuǎn)了一圈過來反追上追的人了呢？那您也先歇會兒吧。要是一直這么反著追，估計(jì)您就只能換一個(gè)跑的更快的追逐者了，要不這游戲還真沒法玩下去。

前面我們特別強(qiáng)調(diào)了，按照嚴(yán)格的先進(jìn)先出順序進(jìn)行處理，這是環(huán)形緩沖區(qū)的使用必須遵守的一項(xiàng)要求。也就是，大家都得遵守規(guī)定，追的人不能從桌子上跨過去，跑的人當(dāng)然也不允許反過來跑。至于為什么，不需要多做解釋了吧。

環(huán)形緩沖區(qū)是一項(xiàng)很好的技術(shù)，不用頻繁的分配內(nèi)存，而且在大多數(shù)情況下，內(nèi)存的反復(fù)使用也使得我們能用更少的內(nèi)存塊做更多的事。

在網(wǎng)絡(luò)IO線程中，我們會為每一個(gè)連接都準(zhǔn)備一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)，用于臨時(shí)存放接收到的數(shù)據(jù)，以應(yīng)付半包及粘包的情況。在解包及解密完成后，我們會將這個(gè)數(shù)據(jù)包復(fù)制到邏輯線程消息隊(duì)列中，如果我們只使用一個(gè)隊(duì)列，那這里也將會是個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)，IO線程往里寫，邏輯線程在后面讀，互相追逐?？梢俏覀兪褂昧饲懊娼榻B的優(yōu)化方案后，可能這里便不再需要環(huán)形緩沖區(qū)了，至少我們并不再需要他們是環(huán)形的了。因?yàn)槲覀儗ν粋€(gè)隊(duì)列不再會出現(xiàn)同時(shí)讀和寫的情況，每個(gè)隊(duì)列在寫滿后交給邏輯線程去讀，邏輯線程讀完后清空隊(duì)列再交給IO線程去寫，一段固定大小的緩沖區(qū)即可。沒關(guān)系，這么好的技術(shù)，在別的地方一定也會用到的。

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--發(fā)包的方式

前面一直都在說接收數(shù)據(jù)時(shí)的處理方法，我們應(yīng)該用專門的IO線程，接收到完整的消息包后加入到主線程的消息隊(duì)列，但是主線程如何發(fā)送數(shù)據(jù)還沒有探討過。

一般來說最直接的方法就是邏輯線程什么時(shí)候想發(fā)數(shù)據(jù)了就直接調(diào)用相關(guān)的socketAPI發(fā)送，這要求服務(wù)器的玩家對象中保存其連接的socket句柄。但是直接send調(diào)用有時(shí)候有會存在一些問題，比如遇到系統(tǒng)的發(fā)送緩沖區(qū)滿而阻塞住的情況，或者只發(fā)送了一部分?jǐn)?shù)據(jù)的情況也時(shí)有發(fā)生。我們可以將要發(fā)送的數(shù)據(jù)先緩存一下，這樣遇到未發(fā)送完的，在邏輯線程的下一次處理時(shí)可以接著再發(fā)送。

考慮數(shù)據(jù)緩存的話，那這里這可以有兩種實(shí)現(xiàn)方式了，一是為每個(gè)玩家準(zhǔn)備一個(gè)緩沖區(qū)，另外就是只有一個(gè)全局的緩沖區(qū)，要發(fā)送的數(shù)據(jù)加入到全局緩沖區(qū)的時(shí)候同時(shí)要指明這個(gè)數(shù)據(jù)是發(fā)到哪個(gè)socket的。如果使用全局緩沖區(qū)的話，那我們可以再進(jìn)一步，使用一個(gè)獨(dú)立的線程來處理數(shù)據(jù)發(fā)送，類似于邏輯線程對數(shù)據(jù)的處理方式，這個(gè)獨(dú)立發(fā)送線程也維護(hù)一個(gè)消息隊(duì)列，邏輯線程要發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)也只是把數(shù)據(jù)加入到這個(gè)隊(duì)列中，發(fā)送線程循環(huán)取包來執(zhí)行send調(diào)用，這時(shí)的阻塞也就不會對邏輯線程有任何影響了。

采用第二種方式還可以附帶一個(gè)優(yōu)化方案。一般對于廣播消息而言，發(fā)送給周圍玩家的數(shù)據(jù)都是完全相同的，我們?nèi)绻捎媒o每個(gè)玩家一個(gè)緩沖隊(duì)列的方式，這個(gè)數(shù)據(jù)包將需要拷貝多份，而采用一個(gè)全局發(fā)送隊(duì)列時(shí)，我們只需要把這個(gè)消息入隊(duì)一次，同時(shí)指明該消息包是要發(fā)送給哪些socket的即可。有關(guān)該優(yōu)化的說明在云風(fēng)描述其連接服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的blog文章中也有講到，有興趣的可以去閱讀一下。

服務(wù)器公共組件實(shí)現(xiàn)--狀態(tài)機(jī)

有關(guān)State模式的設(shè)計(jì)意圖及實(shí)現(xiàn)就不從設(shè)計(jì)模式中摘抄了，我們只來看看游戲服務(wù)器編程中如何使用State設(shè)計(jì)模式。

首先還是從mangos的代碼開始看起，我們注意到登錄服在處理客戶端發(fā)來的消息時(shí)用到了這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體：

structAuthHandler

{

eAuthCmdcmd;

uint32status;

bool(AuthSocket::*handler)(void);

};

該結(jié)構(gòu)體定義了每個(gè)消息碼的處理函數(shù)及需要的狀態(tài)標(biāo)識，只有當(dāng)前狀態(tài)滿足要求時(shí)才會調(diào)用指定的處理函數(shù)，否則這個(gè)消息碼的出現(xiàn)是不合法的。這個(gè)status狀態(tài)標(biāo)識的定義是一個(gè)宏，有兩種有效的標(biāo)識，STATUS_CONNECTED和STATUS_AUTHED，也就是未認(rèn)證通過和已認(rèn)證通過。而這個(gè)狀態(tài)標(biāo)識的改變是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的，確切的說是在收到某個(gè)消息并正確處理完后改變的。

我們再來看看設(shè)計(jì)模式中對State模式的說明，其中關(guān)于State模式適用情況里有一條，當(dāng)操作中含有龐大的多分支的條件語句，且這些分支依賴于該對象的狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)通常用一個(gè)或多個(gè)枚舉變量表示。

描述的情況與我們這里所要處理的情況是如此的相似，也許我們可以試一試。那再看看State模式提供的解決方案是怎樣的，State模式將每一個(gè)條件分支放入一個(gè)獨(dú)立的類中。

由于這里的兩個(gè)狀態(tài)標(biāo)識只區(qū)分出了兩種狀態(tài)，所以，我們僅需要兩個(gè)獨(dú)立的類，用以表示兩種狀態(tài)即可。然后，按照State模式的描述，我們還需要一個(gè)Context類，也就是狀態(tài)機(jī)管理類，用以管理當(dāng)前的狀態(tài)類。稍作整理，大概的代碼會類似這樣：

狀態(tài)基類接口：

StateBase

{

voidEnter()=0;

voidLeave()=0;

voidProcess(Message*msg)=0;

};

狀態(tài)機(jī)基類接口：

MachineBase

{

voidChangeState(StateBase*state)=0;

StateBase*m_curState;

};

我們的邏輯處理類會從MachineBase派生，當(dāng)取出數(shù)據(jù)包后交給當(dāng)前狀態(tài)處理，前面描述的兩個(gè)狀態(tài)類從StateBase派生，每個(gè)狀態(tài)類只處理該狀態(tài)標(biāo)識下需要處理的消息。當(dāng)要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，調(diào)用MachineBase的ChangeState()方法，顯示地告訴狀態(tài)機(jī)管理類自己要轉(zhuǎn)到哪一個(gè)狀態(tài)。所以，狀態(tài)類內(nèi)部需要保存狀態(tài)機(jī)管理類的指針，這個(gè)可以在狀態(tài)類初始化時(shí)傳入。具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就不做過多描述了。

使用狀態(tài)機(jī)雖然避免了復(fù)雜的判斷語句，但也引入了新的麻煩。當(dāng)我們在進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，可能會需要將一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)從老狀態(tài)對象轉(zhuǎn)移到新狀態(tài)對象，這需要在定義接口時(shí)做一下考慮。如果不希望執(zhí)行拷貝，那么這里公有的現(xiàn)場數(shù)據(jù)也可放到狀態(tài)機(jī)類中，只是這樣在使用時(shí)可能就不那么優(yōu)雅了。

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正如同在設(shè)計(jì)模式中所描述的，所有的模式都是已有問題的另一種解決方案，也就是說這并不是唯一的解決方案。放到我們今天討論的State模式中，就拿登錄服所處理的兩個(gè)狀態(tài)來說，也許用mangos所采用的遍歷處理函數(shù)的方法可能更簡單，但當(dāng)系統(tǒng)中的狀態(tài)數(shù)量增多，狀態(tài)標(biāo)識也變多的時(shí)候，State模式就顯得尤其重要了。

比如在游戲服務(wù)器上玩家的狀態(tài)管理，還有在實(shí)現(xiàn)NPC人工智能時(shí)的各種狀態(tài)管理，這些就留作以后的專題吧。

服務(wù)器公共組件--事件與信號

關(guān)于這一節(jié)，這幾天已經(jīng)打了好幾遍草稿，總覺得說不清楚，也不好組織這些內(nèi)容，但是打鐵要趁熱，為避免熱情消退，先整理一點(diǎn)東西放這，好繼續(xù)下面的主題，以后如果有機(jī)會再回來完善吧。本節(jié)內(nèi)容欠考慮，希望大家多給點(diǎn)意見。

有些類似于QT中的event與signal，我將一些動作請求消息定義為事件，而將狀態(tài)改變消息定義為信號。比如在QT應(yīng)用程序中，用戶的一次鼠標(biāo)點(diǎn)擊會產(chǎn)生一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件加入到事件隊(duì)列中，當(dāng)處理此事件時(shí)可能會導(dǎo)致某個(gè)按鈕控件產(chǎn)生一個(gè)clicked()信號。

對應(yīng)到我們的服務(wù)器上的一個(gè)例子，玩家登錄時(shí)會發(fā)給服務(wù)器一個(gè)請求登錄的數(shù)據(jù)包，服務(wù)器可將其當(dāng)作一個(gè)用戶登錄事件，該事件處理完后可能會產(chǎn)生一個(gè)用戶已登錄信號。

這樣，與QT類似，對于事件我們可以重定義其處理方法，甚至過濾掉某些事件使其不被處理，但對于信號我們只是收到了一個(gè)通知，有些類似于Observe模式中的觀察者，當(dāng)收到更新通知時(shí)，我們只能更新自己的狀態(tài)，對剛剛發(fā)生的事件我不已不能做任何影響。

仔細(xì)來看，事件與信號其實(shí)并無多大差別，從我們對其需求上來說，都只要能注冊事件或信號響應(yīng)函數(shù)，在事件或信號產(chǎn)生時(shí)能夠被通知到即可。但有一項(xiàng)區(qū)別在于，事件處理函數(shù)的返回值是有意義的，我們要根據(jù)這個(gè)返回值來確定是否還要繼續(xù)事件的處理，比如在QT中，事件處理函數(shù)如果返回true，則這個(gè)事件處理已完成，QApplication會接著處理下一個(gè)事件，而如果返回false，那么事件分派函數(shù)會繼續(xù)向上尋找下一個(gè)可以處理該事件的注冊方法。信號處理函數(shù)的返回值對信號分派器來說是無意義的。

簡單點(diǎn)說，就是我們可以為事件定義過濾器，使得事件可以被過濾。這一功能需求在游戲服務(wù)器上是到處存在的。

關(guān)于事件和信號機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)上的開源訓(xùn)也比較多，比如FastDelegate，sigslot，boost::signal等，其中sigslot還被Google采用，在libjingle的代碼中我們可以看到他是如何被使用的。

在實(shí)現(xiàn)事件和信號機(jī)制時(shí)或許可以考慮用同一套實(shí)現(xiàn)，在前面我們就分析過，兩者唯一的區(qū)別僅在于返回值的處理上。

另外還有一個(gè)需要我們關(guān)注的問題是事件和信號處理時(shí)的優(yōu)先級問題。在QT中，事件因?yàn)槎际桥c窗口相關(guān)的，所以事件回調(diào)時(shí)都是從當(dāng)前窗口開始，一級一級向上派發(fā)，直到有一個(gè)窗口返回true，截?cái)嗔耸录奶幚頌橹埂τ谛盘柕奶幚韯t比較簡單，默認(rèn)是沒有順序的，如果需要明確的順序，可以在信號注冊時(shí)顯示地指明槽的位置。

在我們的需求中，因?yàn)闆]有窗口的概念，事件的處理也與信號類似，對注冊過的處理器要按某個(gè)順序依次回調(diào)，所以優(yōu)先級的設(shè)置功能是需要的。

最后需要我們考慮的是事件和信號的處理方式。在QT中，事件使用了一個(gè)事件隊(duì)列來維護(hù)，如果事件的處理中又產(chǎn)生了新的事件，那么新的事件會加入到隊(duì)列尾，直到當(dāng)前事件處理完畢后，QApplication再去隊(duì)列頭取下一個(gè)事件來處理。而信號的處理方式有些不同，信號處理是立即回調(diào)的，也就是一個(gè)信號產(chǎn)生后，他上面所注冊的所有槽都會立即被回調(diào)。這樣就會產(chǎn)生一個(gè)遞歸調(diào)用的問題，比如某個(gè)信號處理器中又產(chǎn)生了一個(gè)信號，會使得信號的處理像一棵樹一樣的展開。我們需要注意的一個(gè)很重要的問題是會不會引起循環(huán)調(diào)用。

關(guān)于事件機(jī)制的考慮其實(shí)還很多，但都是一些不成熟的想法。在上面的文字中就同時(shí)出現(xiàn)了消息、事件和信號三個(gè)相近的概念，而在實(shí)際處理中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)三者不知道如何界定的情況，實(shí)際的情況比我在這里描述的要混亂的多。

這里也就當(dāng)是挖下一個(gè)坑，希望能夠有所交流。

再談登錄服的實(shí)現(xiàn)

離我們的登錄服實(shí)現(xiàn)已經(jīng)太遠(yuǎn)了，先拉回來一下。

關(guān)于登錄服、大區(qū)服及游戲世界服的結(jié)構(gòu)之前已做過探討，這里再把各自的職責(zé)和關(guān)系列一下。

GateWay/WorldServer

GateWay/WodlServerLoginServerLoginServerDNSServerWorldServerMgr

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internet

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clients

其中DNSServer負(fù)責(zé)帶負(fù)載均衡的域名解析服務(wù)，返回LoginServer的IP地址給客戶端。WorldServerMgr維護(hù)當(dāng)前大區(qū)內(nèi)的世界服列表，LoginServer會從這里取世界列表發(fā)給客戶端。LoginServer處理玩家的登錄及世界服選擇請求。GateWay/WorldServer為各個(gè)獨(dú)立的世界服或者通過網(wǎng)關(guān)連接到后面的世界服。

在mangos的代碼中，我們注意到登錄服是從數(shù)據(jù)庫中取的世界列表，而在wow官方服務(wù)器中，我們卻會注意到，這個(gè)世界服列表并不是一開始就固定，而是動態(tài)生成的。當(dāng)每周一次的維護(hù)完成之后，我們可以很明顯的看到這個(gè)列表生成的過程。剛開始時(shí)，世界列表是空的，慢慢的，世界服會一個(gè)個(gè)加入進(jìn)來，而這里如果有世界服當(dāng)機(jī)，他會顯示為離線，不會從列表中刪除。但是當(dāng)下一次服務(wù)器再維護(hù)后，所有的世界服都不存在了，全部重新開始添加。

從上面的過程描述中，我們很容易想到利用一個(gè)臨時(shí)的列表來保存世界服信息，這也是我們增加WorldServerMgr服務(wù)器的目的所在。GateWay/WorldServer在啟動時(shí)會自動向WorldServerMgr注冊自己，這樣就把自己所代表的游戲世界添加到世界列表中了。類似的，如果DNSServer也可以讓LoginServer自己去注冊，這樣在臨時(shí)LoginServer時(shí)就不需要去改動DNSServer的配置文件了。

WorldServerMgr內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)很簡單，監(jiān)聽一個(gè)固定的端口，接受來自WorldServer的主動連接，并檢測其狀態(tài)。這里可以用一個(gè)心跳包來實(shí)現(xiàn)其狀態(tài)的檢測，如果WorldServer的連接斷開或者在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到心跳包，則將其狀態(tài)更新為離線。另外WorldServerMgr還處理來自LoginServer的列表請求。由于世界列表并不常變化，所以LoginServer沒有必要每次發(fā)送世界列表時(shí)都到WorldServerMgr上去取，LoginServer完全可以自己維護(hù)一個(gè)列表，當(dāng)WorldServerMgr上的列表發(fā)生變化時(shí)，WorldServerMgr會主動通知所有的LoginServer也更新一下自己的列表。這個(gè)或許就可以用前面描述過的事件方式，或者就是觀察者模式了。

WorldServerMgr實(shí)現(xiàn)所要考慮的內(nèi)容就這些，我們再來看看LoginServer，這才是我們今天要重點(diǎn)討論的對象。

前面探討一些服務(wù)器公共組件，那我們這里也應(yīng)該試用一下，不能只是停留在理論上。先從狀態(tài)機(jī)開始，前面也說過了，登錄服上的連接會有