游戲服務器框架分析

一個大型的網落游戲服務器應該包含幾個模塊：網絡通訊，業務邏輯，數據存儲，守護監控（不是必須），其中業務邏輯可能根據具體需要，又划分為好幾個子模塊。

這里說的模塊可以指一個進程，或者一個線程方式存在，本質上就是一些類的封裝。

 

對於服務器的並發性，要么采用單進程多線程，要么采用多進程單線程的方式，說說兩種方式的優缺點：

 

一、單進程多線程的服務器設計模式，只有一個進程，但一個進程包好多個線程：

網絡通訊層，業務邏輯，數據存儲，分別在獨立的線程中，無守護進程。

優點：

1.數據共享和交換方便，使用全局變量或者單例就可以，數據存儲方便。

2.單進程，服務器框架結構相對簡單，編碼容易。

缺點：

1.所有功能只能在單個物理服務器上，不能做成分布式。

2.不方便監控各個線程狀態，容易死鎖

3.一個線程出錯，例如內存非法訪問，棧空間被破壞，那么服務器進程就退出，所有玩家掉線，影響大。

 

二、多進程單線程的服務器設計模式，多個進程，每個進程只有一個線程：

網路通訊，業務邏輯，數據存儲，守護進程，分別在不同的進程。

優點：

1.各個進程可以分布在不同的物理服務器上，可以做成分布式的服務器框架，例如可以將數據存儲單獨放到一個物理服務器上，供幾個區的服務器使用。將網絡通訊進程獨立出來，甚至可以做成導向服務器，實現跨服戰。

2.可以通過守護進程監控其它進程狀態，例如有進程死掉，馬上重啟該進程，或者某個進程cpu使用率接近100%（基本可以判斷是某個邏輯死循環了）, 強制kill掉該進程，然后重啟。

3.單個服務器進程異常退出，只要不是網絡通訊進程（一般這個都會比較穩定，沒什么邏輯），那么就可以及時被守護進程重啟，不會造成玩家掉線，只會造成在1-2秒內，某個邏輯功能無法使用，甚至玩家都感覺不到。

4.服務器通過共享內存進行數據交換，那么如果其中一個服務器死掉，數據還在，可以保護用戶數據（當然多線程也可以使用共享內存）。

5.並發性相對多線程要高點。

缺點：

1.不方便使用互斥鎖，因為進程切換的時間片遠遠於線程切換，對於一個高並發服務器是無法允許這么高時間片的切換代價的。因此必須設計好服務器的框架，盡量避開使用鎖機制，但要保證數據不出錯。

2.多進程編程，在各個進程間會有很多通訊，跨服務器進程的異步消息較多，會讓服務器的編碼難度加大。

 

下面先按照一個游戲的功能，將服務器的功能分塊框架畫出來:

 

以上是一個游戲服務器最基礎的功能框架圖，接下來要做的就是設計服務器的框架了

1.    早期的MMORPG服務器結構
Client<->GameServer<->DB    所有業務,數據集中處理

優點:簡單,快速開發 缺點:     1.所有業務放在一起,系統負擔大大增加.一個bug可能導致整個服務器崩潰,造成所有玩家掉線甚至丟失等嚴重后果。     2.開服一剎那,所有玩家全部堆積在同一個新手村.->>>>卡，客戶端卡（同屏人數過多渲染/廣播風暴） 服務器卡(處理大量同場景消息/廣播風暴)

2.    中期-用戶分離集群式
                GameServe1 Client            |                    DB                 GameServer2
玩家不斷增多->分線->程序自動或玩家手動選擇進入 缺點:運營到后期,隨着每條線玩家的減少, 互動大大減少。

3.    中后期 數據分離集群式

按地圖划分服務器,當前主流     新手村問題：《天龍八部》提出了較好的解決方案，建立多個平行的新手村地圖，一主多副，開服時盡可能多的同時容納新用戶的涌入，高等級玩家從其它地圖回新手村只能到達主新手村。

4.    當前主流的網絡游戲架構

        注：在GateServer和CenterServer之間是有一條TCP連接的。而GameServer和LogServer之間的連接可以是UDP連接。這是有一個大概的圖，很多地方需要細化。

GateServer:網關服務器,AgentServer、ProxyServer
 優點:      (1)作為網絡通信的中轉站，負責維護將內網和外網隔離開，使外部無法直接訪問內部服務器，保障內網服務器的安全，一定程度上較少外掛的攻擊。     (2)網關服務器負責解析數據包、加解密、超時處理和一定邏輯處理，這樣可以提前過濾掉錯誤包和非法數據包。     (3)客戶端程序只需建立與網關服務器的連接即可進入游戲，無需與其它游戲服務器同時建立多條連接，節省了客戶端和服務器程序的網絡資源開銷。     (4)在玩家跳服務器時，不需要斷開與網關服務器的連接，玩家數據在不同游戲服務器間的切換是內網切換，切換工作瞬問完成，玩家幾乎察覺不到，這保證了游戲的流暢性和良好的用戶體驗。
   缺點:  1.網關服務器成為高負載情況下的通訊瓶頸問題 2由於網關的單節點故障導致整組服務器無法對外提供服務的問題
   解決：多網關技術。顧名思義，“多網關” 就是同時存在多個網關服務器，比如一組服務器可以配置三台GameGme。當負載較大時，可以通過增加網關服務器來增加網關的總體通訊流量，當一台網關服務器宕機時，它只會影響連接到本服務器的客戶端，其它客戶端不會受到任何影響。
DCServer:數據中心服務器。主要的功能是緩存玩家角色數據，保證角色數據能快速的讀取和保存 CenterServer:全局服務器/中心服務器,也叫WorldServer. 主要負責維持GameServer之間數據的轉發和數據廣播。另外一些游戲系統也可能會放到Center上處理，比如好友系統,公會系統。
    改進:將網關服務器細化為LogingateServer和多個GameGateServer.

5.    按業務分離式集群 由於網絡游戲存在很多的業務，如聊天，戰斗，行走，NPC等，可以將某些業務分到單獨的服務器上。這樣每個服務器的程序則會精簡很多。而且一些大流量業務的分離,可以有效的提高游戲服務器人數上限。

 

 

優點：       1.業務的分離使得每種服務器的程序變的簡單，這樣可以降低出錯的幾率。即使出錯，也不至於影響到每一個整個游戲的進行,而且通過快速啟動另一台備用服務器替換出錯的服務器。      2.業務的分離使得流量得到了分散，進而相應速度回得到提升 。      3.大部分業務都分離了成了單獨的服務器,所以可以動態的添加，從而提高人數上限。
改進：甚至可以將登陸服務器細化拆分建角色,選擇角色服務器

6.    一種簡單實用的網絡游戲服務器架構
下圖中每個方框表示一個獨立的進程APP組件，每個服務進程如果發生宕機會影響部分用戶，整體服務但不會全部中斷。在宕機進程重啟后，又可以並入整體，全部服務得以繼續。

 

gls：game login server，游戲登錄服務器，某種程序上，其不是核心組件，gls調用外部的接口，進行基本的用戶名密碼認證。此外需要實現很多附屬的功能：登錄排隊 （對開服非常有幫助），GM超級登錄通道（GM可以不排隊進入游戲），封測期間激活用戶控制，限制用戶登錄，控制客戶端版本等。 db：實質上是后台sql的大內存緩沖，隔離了數據庫操作，比較內存中的數據，只把改變的數據定時批量寫入sql。系統的算法，開發穩定性都要求非常高。 center：所有組件都要在這里注冊，在線玩家的session狀態都在這里集中存放，和各組件有心跳連接。所有對外的接口也全部通過這里。 角色入口：玩家登錄游戲后的選擇角色 gs：game server，最核心組件，同一地圖，所有游戲邏輯相關的功能，都在這里完成。 gate：建立和用戶的常鏈接，主要作sockt轉發，屏蔽惡意包，對gs進行保護。協議加密解密功能，一個gate共享多個gs，降低跳轉地圖連接不上的風險。 IM，關系，寄售：表示其它組件，負責對應的跨地圖發生全局的游戲邏輯。
7.另一個架構圖

    1-   這是一條WebService的管道，在用戶激活該區帳號，或者修改帳號密碼的時候，通過這條通道來插入和更新用戶的帳號信息。     2-   這也是一條WebService管道，用來獲取和控制用戶該該組內的角色信息，以及進行付費商城代幣之類的更新操作。     3-   這是一條本地的TCP/IP連接，這條連接主要用來進行服務器組在登陸服務器的注冊，以及登陸服務器驗證帳戶后，向用戶服務器注冊帳戶登陸信息，以及進行對已經登陸的帳戶角色信息進行操作（比如踢掉當前登陸的角色），還有服務器組的信息更新（當前在線玩家數量等）。     4-   這也是一條本地TCP/IP連接，這條連接用來對連接到GameServer的客戶端進行驗證，以及獲取角色數據信息，還有傳回GameServer上角色的數據信息改變。     5-   這條連接也是一條本地的TCP/IP連接，它用來進行公共信息服務器和數個游戲服務器間的交互，用來交換一些游戲世界級的信息（比如公會信息，跨服組隊信息，跨服聊天頻道等）。     6-   這里的兩條連接，想表達的意思是，UserServer和GameServer的Agent是可以互換使用的，也就是玩家進入組內之后，就不需要再切換 Agent。如果不怕亂套，也可以把登陸服務器的Agent也算上，這樣用戶整個過程里就不需要再更換Agent，減少重復連接的次數，也提高了穩定性。 （畢竟連接次數少了，也降低了連不上服務器的出現幾率） 在這個架構里面，GameServer實際上是一個游戲邏輯的綜合體，里面可以再去擴展成幾個不同的邏輯服務器，通過PublicServer進行公共數據交換。     UserServer實 際上扮演了一個ServerGroup的領頭羊的角色，它負責向LoginServer注冊和更新服務器組的信息（名字，當前人數），並且對Agent進 行調度，對選擇了該組的玩家提供一個用戶量最少的Agent。同時，它也兼了一個角色管理服務器的功能，發送給客戶端當前的角色列表，角色的創建，刪除， 選擇等管理操作，都是在這里進行的。而且，它還是一個用戶信息的驗證服務器，GameServer需要通過它來進行客戶端的合法性驗證，以及獲取玩家選擇 的角色數據信息。 采用這種架構的游戲，通常有以下表現。     1- 用戶必須激活一個大區，才能在大區內登陸自己的帳號。     2- 用戶啟動客戶端的時候，彈出一個登陸器，選擇大區。     3- 用戶啟動真正的客戶端的時候，一開始就是輸入帳號密碼。     4- 帳號驗證完成之后，進行區內的服務器選擇。     5- 服務器選擇完成之后，進入角色管理。同時，角色在不同的服務器里不能共享。