一.摘要
2.网络游戏网络层,包括网络 协议 , IO 模型，网络框架，消息编码等。
3.网络游戏的 场景 管理, AI ， 脚本 的应用等。
4. 开源 的网络服务器引擎
5.参考书籍，博客
二.关键词
网关服务器 GateServer 心跳 多线程/线程池 开源网络通讯框架/模型
阻塞/非阻塞/同步/异步 Proactor/Reactor/Actor Select/Poll/Epoll/Iocp/Kqueue
游戏开发中的设计模式/数据结构
短连接和长连接 游戏安全 缓存 消息编码协议 脚本语言
Socket Nagle/粘包/截断/TCP_NODELAY AI/场景 分线/分地图 开源MMORPG服务器
三.正文框架结构
Client<->GameServer<->DB 所有业务,数据集中处理
缺点:
1.所有业务放在一起,系统负担大大增加.一个bug可能导致整个服务器崩溃,造成所有玩家掉线甚至丢失等严重后果。
2.开服一刹那,所有玩家全部堆积在同一个新手村.->>>>卡，客户端卡（同屏人数过多渲染/广播风暴） 服务器卡(处理大量同场景消息/广播风暴)
GameServe1
Client | DB
GameServer2
玩家不断增多->分线->程序自动或玩家手动选择进入
缺点:运营到后期,随着每条线玩家的减少, 互动大大减少。
新手村问题 ：《 天龙八部 》提出了较好的解决方案，建立多个平行的新手村地图，一主多副，开服时尽可能多的同时容纳新用户的涌入，高等级玩家从其它地图回新手村只能到达主新手村。
注：在GateServer和CenterServer之间是有一条TCP连接的。而GameServer和LogServer之间的连接可以是UDP连接。这是有一个大概的图，很多地方需要细化。
优点:
(1)作为网络通信的中转站，负责维护将内网和外网隔离开，使外部无法直接访问内部服务器，保障内网服务器的安全，一定程度上较少外挂的攻击。
(2)网关服务器负责解析数据包、加解密、超时处理和一定逻辑处理，这样可以提前过滤掉错误包和非法数据包。
(3)客户端程序只需建立与网关服务器的连接即可进入游戏，无需与其它游戏服务器同时建立多条连接，节省了客户端和服务器程序的网络资源开销。
(4)在玩家跳服务器时，不需要断开与网关服务器的连接，玩家数据在不同游戏服务器间的切换是内网切换，切换工作瞬问完成，玩家几乎察觉不到，这保证了游戏的流畅性和良好的用户体验。
缺点:
1.网关服务器成为高负载情况下的通讯瓶颈问题
2由于网关的单节点故障导致整组服务器无法对外提供服务的问题
解决：多网关技术。顾名思义，“多网关” 就是同时存在多个网关服务器，比如一组服务器可以配置三台GameGme。当负载较大时，可以通过增加网关服务器来增加网关的总体通讯流量，当一台网关服务器宕机时，它只会影响连接到本服务器的客户端，其它客户端不会受到任何影响。
DCServer:数据中心服务器。主要的功能是缓存玩家角色数据，保证角色数据能快速的读取和保存
CenterServer:全局服务器/中心服务器,也叫WorldServer. 主要负责维持GameServer之间数据的转发和数据广播。另外一些游戏系统也可能会放到Center上处理，比如好友系统,公会系统。
改进:将网关服务器细化为LogingateServer和多个GameGateServer.
由于网络游戏存在很多的业务，如聊天，战斗，行走，NPC等，可以将某些业务分到单独的服务器上。这样每个服务器的程序则会精简很多。而且一些大流量业务的分离,可以有效的提高游戏服务器人数上限。
优点：
1.业务的分离使得每种服务器的程序变的简单，这样可以降低出错的几率。即使出错，也不至于影响到每一个整个游戏的进行,而且通过快速启动另一台备用服务器替换出错的服务器。
2.业务的分离使得流量得到了分散，进而相应速度回得到提升 。
3.大部分业务都分离了成了单独的服务器,所以可以动态的添加，从而提高人数上限。
改进：甚至可以将登陆服务器细化拆分建角色,选择角色服务器
下图中每个方框表示一个独立的进程APP组件，每个服务进程如果发生宕机会影响部分用户，整体服务但不会全部中断。在宕机进程重启后，又可以并入整体，全部服务得以继续。
db ：实质上是后台sql的 大内存缓冲 ，隔离了数据库操作，比较内存中的数据，只把改变的数据定时批量写入sql。系统的算法，开发稳定性都要求非常高。
center ：所有组件都要在这里注册，在线玩家的session状态都在这里集中存放，和各组件有心跳连接。所有对外的接口也全部通过这里。
角色入口：玩家登录游戏后的选择角色
gs ：game server，最核心组件，同一地图，所有游戏逻辑相关的功能，都在这里完成。
gate ：建立和用户的常链接，主要作sockt转发，屏蔽恶意包，对gs进行保护。协议加密解密功能，一个gate共享多个gs，降低跳转地图连接不上的风险。
IM，关系，寄售：表示其它组件，负责对应的跨地图发生全局的游戏逻辑。
7.另一个架构图
2- 这也是一条 WebService 管道，用来获取和控制用户该该组内的角色信息，以及进行付费商城代币之类的更新操作。
3- 这是一条 本地的TCP/IP 连接，这条连接主要用来进行服务器组在登陆服务器的注册，以及登陆服务器验证帐户后，向用户服务器注册帐户登陆信息，以及进行对已经登陆的帐户角色信息进行操作（比如踢掉当前登陆的角色），还有服务器组的信息更新（当前在线玩家数量等）。
4- 这也是一条 本地TCP/IP 连接，这条连接用来对连接到GameServer的客户端进行验证，以及获取角色数据信息，还有传回GameServer上角色的数据信息改变。
5- 这条连接也是一条 本地的TCP/IP 连接，它用来进行公共信息服务器和数个游戏服务器间的交互，用来交换一些游戏世界级的信息（比如公会信息，跨服组队信息，跨服聊天频道等）。
6- 这里的两条连接，想表达的意思是，UserServer和GameServer的Agent是可以互换使用的，也就是玩家进入组内之后，就不需要再切换Agent。如果不怕乱套，也可以把登陆服务器的Agent也算上，这样用户整个过程里就不需要再更换Agent，减少重复连接的次数，也提高了稳定性。（毕竟连接次数少了，也降低了连不上服务器的出现几率）
在这个架构里面，GameServer实际上是一个游戏逻辑的综合体，里面可以再去扩展成几个不同的逻辑服务器，通过PublicServer进行公共数据交换。
UserServer 实际上扮演了一个ServerGroup的领头羊的角色，它负责向LoginServer注册和更新服务器组的信息（名字，当前人数），并且对Agent进行调度，对选择了该组的玩家提供一个用户量最少的Agent。同时，它也兼了一个角色管理服务器的功能，发送给客户端当前的角色列表，角色的创建，删除，选择等管理操作，都是在这里进行的。而且，它还是一个用户信息的验证服务器，GameServer需要通过它来进行客户端的合法性验证，以及获取玩家选择的角色数据信息。
采用这种架构的游戏，通常有以下表现。
1- 用户必须激活一个大区，才能在大区内登陆自己的帐号。
2- 用户启动客户端的时候，弹出一个登陆器，选择大区。
3- 用户启动真正的客户端的时候，一开始就是输入帐号密码。
4- 帐号验证完成之后，进行区内的服务器选择。
5- 服务器选择完成之后，进入角色管理。同时，角色在不同的服务器里不能共享。
四.正文网络通讯
根据游戏类型 实时性要求/是否允许丢包 来决定 TCP/UDP 协议
a.TCP:面向连接,可靠,保证顺序,慢,有延迟
TCP每次发送一个数据包后都要等待接收方发送一个应答信息，这样TCP才可以确认数据包通过因特网完整地送到了接收方。如果在一段时间内TCP没有收到接收方的应答，他就会停止发送新的数据包，转而去重新发送没有收到应答2的数据包，并且持续这种发送状态知道收到接收方的应答。所以这会造成网络数据传输的延迟，若网络情况不好，发送方会等待相当长一段时间
UDP:无连接,不可靠,不保证顺序,快
b.长连接/短连接
长连接，指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包，在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发检测包以维持此连接，一般需要自己做在线维
连接→数据传输→保持连接(心跳)→数据传输→保持连接(心跳)→……→关闭连接
短连接是指通信双方有数据交互时，就建立一个TCP连接，数据发送完成后，则断开此TCP连接,如Http
连接→数据传输→关闭连接
Unix5中io模型
1. 阻塞IO (Blocking I/O Model)
2. 非阻塞IO (Nonblocking I/O Model)
3. IO复用 (I/O Multiplexing Model)
4. 信号驱动IO (Signal-Driven I/O Model)
5. 异步IO (Asynchronous I/O Model)
1.通知内核准备数据。2.数据从内核缓冲区拷贝到应用缓冲区
根据这2点IO类型可以分成：
1.阻塞IO，在两个阶段上面都是阻塞的。
2.非阻塞IO，在第1阶段，程序不断的轮询直到数据准备好，第2阶段还是阻塞的
3.IO复用，在第1阶段，当一个或者多个IO准备就绪时，通知程序，第2阶段还是阻塞的，在第1阶段还是轮询实现的，只是所有的IO都集中在一个地方，这个地方进行轮询
4.信号IO，当数据准备完毕的时候，信号通知程序数据准备完毕，第2阶段阻塞
5.异步IO，1，2都不阻塞
J ava#Selector
允许套接口进行信号驱动I/O,并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据.
发出系统调用后,直接返回。通知IO操作完成。
前四种同步IO，最后一种异步IO.二者区别:第二个阶段必须要求进程主动调用recvfrom.而异步io则将io操作全部交给内核完成,完成后发信号通知。此期间,用户不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据。
1.Thread.sleep(),线程放弃CPU，睡眠N秒,然后恢复运行
2.线程要执行一段同步代码,由于无法获得相关的锁,阻塞。获得同步锁后，才可以恢复运行。
.线程执行了一个对象的wait方法，进入阻塞状态,只有等到其他线程执行了该对象的notify、nnotifyAll，才能将其唤醒。
4.IO操作,等待相关资源
阻塞线程的共同特点是：放弃CPU,停止运行，只有等到导致阻塞的原因消除，才能恢复运行 。或者被其他线程中断，该线程会退出阻塞状态，并抛出InterruptedException.
4.
同步/异步关注的是消息如何通知的机制。而阻塞和非阻塞关注的是处理消息。是两组完全不同的概念。
Select Poll
Epoll(Linux) Kqueue(FreeBSD)
Reactor
Dispatcher（分发器），Notifer（通知器）, 事件到来时，使用Dispatcher（分发器）对Handler进行分派，这个Dispatcher要对所有注册的Handler进行维护。同时，有一个Demultiplexer（分拣器）对多路的同步事件进行分拣。
Proactor
Proactor和Reactor都是并发编程中的设计模式.用于派发/分离IO操作事件的。这里所谓的IO事件也就是诸如read/write的IO操作。"派发/分离"就是将单独的IO事件通知到上层模块。两个模式不同的地方在于，Proactor用于异步IO，而Reactor用于同步IO。
两个模式的相同点，都是对某个IO事件的事件通知(即告诉某个模块，这个IO操作可以进行或已经完成)。在结构上，两者也有相同点：demultiplexor负责提交IO操作(异步)、查询设备是否可操作(同步)，然后当条件满足时，就回调handler。
不同点在于，异步情况下(Proactor)，当回调handler时，表示IO操作已经完成；同步情况下(Reactor)，回调handler时，表示IO设备可以进行某个操作(can read or can write)，handler这个时候开始提交操作。
6.
TCP Server框架:
Apache MINA (Multipurpose Infrastructure for Network Applications)2.0.4
Netty 3.5.0Final
Grizzly 2.2
Quickserver 是一个免费的开源Java库，用于快速创建健壮的多线程、多客户端TCP服务器应用程序。使用QuickServer，用户可以只集中处理应用程序的逻辑/协议
Cindy 强壮，可扩展，高效的异步I/O框架
xSocket 一个轻量级的基于nio的服务器框架用于开发高性能、可扩展、多线程的服务器。该框架封装了线程处理、异步读/写等方面
ACE 6.1.0 C++ADAPTIVE CommunicationEnvironment,
SmaxFoxServer 2.X 专门为Adobe Flash设计的跨平台socket服务器
7.消息编码协议
无论是做何种网络应用，必须要解决的问题之一就是应用层从字节流中拆分出消息的问题，也就是对于 TCP 这种字节流协议，接收方应用层能够从字节流中识别发送方传输的消息.
1.使用特殊字符或者字符串作为消息的边界，应用层解析收到的字节流时，遇见此字符或者字符串则认为收到一个完整的消息
2.为每个消息定义一个长度，应用层收到指定长度的字节流则认为收到了一个完整的消息
消息分隔标识（separator）、消息头（header）、消息体（body）
len | message_id | data
|separator | header | body |
| len | message_id | data
8. 粘包:
TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。
1.发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一包数据。若连续发送几次的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一包后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
2.接收方引起的粘包是由于接收方用户进程不及时接收数据，从而导致粘包现象。这是因为接收方先把收到的数据放在系统接收缓冲区，用户进程从该缓冲区取数据，若下一包数据到达时前一包数据尚未被用户进程取走，则下一包数据放到系统接收缓冲区时就接到前一包数据之后，而用户进程根据预先设定的缓冲区大小从系统接收缓冲区取数据，这样就一次取到了多包数据
解决措施:
1.对于发送方引起的粘包现象，用户可通过编程设置来避免，TCP提供了强制数据立即传送的操作指令push，TCP软件接收到该操作指令后，就立即将本段数据发送出去，而不必等待发送缓冲区满；
TCP-NO-DELAY-关闭了优化算法,不推荐
2.对于接收方引起的粘包，则可通过优化程序设计、精简接收进程工作量、提高接收进程优先级等措施，使其及时接收数据，从而尽量避免出现粘包现象-当发送频率高时依然可能出现粘包
3.接收方控制，将一包数据按结构字段，人为控制分多次接收，然后合并，通过这种手段来避免粘包。-效率低
4.接收方创建一预处理线程，对接收到的数据包进行预处理，将粘连的包分开
分包算法思路:
基本思路是首先将待处理的接收数据（长度设为m）强行转换成预定的结构数据形式，并从中取出数据结构长度字段，即n，而后根据n计算得到第一包数据长度
1) 若n
2) 若n=m，则表明数据流内容恰好是一完整结构数据，直接将其存入临时缓冲区即可。
3) 若n>m，则表明数据流内容尚不够构成一个完整结构数据，需留待与下一包数据合并后再行处理。
五.正文之场景管理、ai、脚本
1. 很容易想象，AOI的需求最简单的做法是全世界玩家信息全部同步给客户端。这个方案是O(n^2)的复杂度，对服务器来说是不能承受之重。但如果是超小地图十人以下的特殊需求倒可能是个简洁的方案。
2. 比较流行的方案是网格法，简单，高效：将地图按设定的格子大小划分为网格，设玩家移动到某坐标，我们很容易地将玩家归入该坐标所属的网格G的玩家链中，而这个玩家的可见集可以简单地将以网格G为中心的九宫格中的玩家链聚合而得到。而要获得两次移动间的可见集差异，也非难事.
转自云风Blog:
所谓 AOI ( Area Of Interest ) ，大致有两个用途。
一则是解决 NPC 的 AI 事件触发问题。游戏场景中有众多的 NPC ，比 PC 大致要多一个数量级。NPC 的 AI 触发条件往往是和其它 NPC 或 PC 距离接近。如果没有 AOI 模块，每个 NPC 都需要遍历场景中其它对象，判断与之距离。这个检索量是非常巨大的（复杂度 O(N*N) ）。一般我们会设计一个 AOI 模块，统一处理，并优化比较次数，当两个对象距离接近时，以消息的形式通知它们。
二则用于减少向 PC 发送的同步消息数量。把离 PC 较远的物体状态变化的消息过滤掉。PC 身上可以带一个附近对象列表，由 AOI 消息来增减这个列表的内容。
在服务器上，我们一般推荐把 AOI 模块做成一个独立服务 。场景模块通知它改变对象的位置信息。AOI 服务则发送 AOI 消息给场景
AOI 的传统实现方法大致有三种：
第一，也是最苯的方案。直接定期比较所有对象间的关系，发现能够触发 AOI 事件就发送消息。这种方案实现起来相当简洁，几乎不可能有 bug ，可以用来验证服务协议的正确性。在场景中对象不对的情况下其实也是不错的一个方案。如果我们独立出来的话，利用一个单独的核，其实可以定期处理相当大的对象数量。
第二，空间切割监视的方法。把场景划分为等大的格子，在每个格子里树立灯塔。在对象进入或退出格子时，维护每个灯塔上的对象列表。对于每个灯塔还是 O(N * N) 的复杂度，但由于把对象数据量大量降了下来，所以性能要好的多，实现也很容易。缺点是，存储空间不仅和对象数量有关，还和场景大小有关。更浪费内存。且当场景规模大过对象数量规模时，性能还会下降。因为要遍历整个场景。对大地图不太合适。这里还有一些优化技巧，比如可以把格子划分为六边形 的。
第三，使用十字链表 (3d 空间则再增加一个链表维度) 保存一系列线段，当线段移动时触发 AOI 事件。算法不展开解释，这个用的很多应该搜的到。优点是可以混用于不同半径的 AOI 区域。
2.AI
2.NPC AI
3.世界环境AI
实现方法： 状态机
其他:
寻路：A*
神经网络
遗传算法
3.脚本语言的选择：
Groovy/JRuby/Scala/Fantom/JPython-五大基于JVM的语言
作用:可应用于部分应用层逻辑经常发生变化的系统。如任务系统。以在不需要重新编译整个工程的情况下调整、 测试和修改游戏运行的机制和特性
六.正文之开源网络游戏服务器
mangosTrinity TrinityCore2
天堂2模拟器
L2J
永恒之塔模拟器
Arianne
七.正文之参考书籍，博客
2.书籍<大型多人在线游戏开发><网络游戏服务器编程>
注：有部分内容来自网络,谢谢你们！
原文地址:http://www.chinasb.org/archives/2012/11/4954.shtml