游戏架构 游戏架构设计(14)

有段时间没有研究技术了，这次正好看到了新版的mangos，较之以前我看的版本有了比较大的完善，于是再次浏览了下他的代码，也借此机会整理下我在游戏 服务器开发 方面的一些心得，与大家探讨。  
　　另外由于为避免与公司引起一些不必要的纠纷，我所描述的全都是通过google能够找到的资料，所以也可以认为我下面的内容都是网上所找资料的整理合集。在平时的开发中我也搜索过相关的中文网页，很少有讲游戏服务器相关技术的，大家的讨论主要还是集中在3D相关技术，所以也希望我将开始的这几篇文章能够起到抛砖引玉的作用，潜水的兄弟们也都上来透透气。

　　要描述一项技术或是一个行业，一般都会从其最古老的历史开始说起，我本也想按着这个套路走，无奈本人乃一八零后小辈，没有经历过那些苦涩的却令人羡慕的单机游戏开发，也没有响当当的拿的出手的优秀作品，所以也就只能就我所了解的一些技术做些简单的描述。一来算是敦促自己对知识做个梳理，二来与大家探讨的过程也能够找到我之前学习的不足和理解上的错误，最后呢，有可能的话也跟业内的同行们混个脸熟，哪天要是想换个工作了也好有个人帮忙介绍下。最后的理由有些俗了。

　　关于游戏开发，正如云风在其blog上所说，游戏项目始终只是个小工程，另外开发时间还是个很重要的问题，所以软件工程的思想及方法在大部分的游戏公司中并不怎么受欢迎。当然这也只是从我个人一些肤浅的了解所得，可能不够充分。从游戏开发的程序团队的人员构成上也可看出来，基本只能算作是小开发团队。有些工作室性质的开发团队，那就更简单了。

　　我所了解的早些的开发团队，其成员间没有什么严格的分工，大家凭兴趣自由选择一些模块来负责，完成了再去负责另一模块，有其他同事的工作需要接手或协助的也会立即转入。所以游戏开发人员基本都是多面手，从网络到数据库，从游戏逻辑到图形图象，每一项都有所了解，并能实际应用。或者说都具有非常强的学习能力，在接手一项新的任务后能在很短的时间内对该领域的技术迅速掌握并消化，而且还能现炒现卖。当然，这也与早期2D游戏的技术要求相对比较简单，游戏逻辑也没有现在这般复杂有关。而更重要的可能是，都是被逼出来的吧！:)

　　好了，闲话少说，下一篇，也就是第一篇了，主题为，服务器结构探讨。


服务器结构探讨 -- 最简单的结构

　　所谓服务器结构，也就是如何将服务器各部分合理地安排，以实现最初的功能需求。所以，结构本无所谓正确与错误；当然，优秀的结构更有助于系统的搭建，对系统的可扩展性及可维护性也有更大的帮助。

　　好的结构不是一蹴而就的，而且每个设计者心中的那把尺都不相同，所以这个优秀结构的定义也就没有定论。在这里，我们不打算对现有游戏结构做评价，而是试着从头开始搭建一个我们需要的MMOG结构。

　　对于一个最简单的游戏服务器来说，它只需要能够接受来自客户端的连接请求，然后处理客户端在游戏世界中的移动及交互，也即游戏逻辑处理即可。如果我们把这两项功能集成到一个服务进程中，则最终的结构很简单：

　　client ----- server

　　嗯，太简单了点，这样也敢叫服务器结构？好吧，现在我们来往里面稍稍加点东西，让它看起来更像是服务器结构一些。

　　一般来说，我们在接入游戏服务器的时候都会要提供一个帐号和密码，验证通过后才能进入。关于为什么要提供用户名和密码才能进入的问题我们这里不打算做过多讨论，云风曾对此也提出过类似的疑问，并给出了只用一个标识串就能进入的设想，有兴趣的可以去看看他们的讨论。但不管是采用何种方式进入，照目前看来我们的服务器起码得提供一个帐号验证的功能。

　　我们把观察点先集中在一个大区内。在大多数情况下，一个大区内都会有多组游戏服，也就是多个游戏世界可供选择。简单点来实现，我们完全可以抛弃这个大区的概念，认为一个大区也就是放在同一个机房的多台服务器组，各服务器组间没有什么关系。这样，我们可为每组服务器单独配备一台登录服。最后的结构图应该像这样：

　　loginServer  gameServer
　　　　　|          /
　　　　　|        /
　　　　　client

　　该结构下的玩家操作流程为，先选择大区，再选择大区下的某台服务器，即某个游戏世界，点击进入后开始帐号验证过程，验证成功则进入了该游戏世界。但是，如果玩家想要切换游戏世界，他只能先退出当前游戏世界，然后进入新的游戏世界重新进行帐号验证。

　　早期的游戏大都采用的是这种结构，有些游戏在实现时采用了一些技术手段使得在切换游戏服时不需要再次验证帐号，但整体结构还是未做改变。

　　该结构存在一个服务器资源配置的问题。因为登录服处理的逻辑相对来说比较简单，就是将玩家提交的帐号和密码送到数据库进行验证，和生成会话密钥发送给游戏服和客户端，操作完成后连接就会立即断开，而且玩家在以后的游戏过程中不会再与登录服打任何交道。这样处理短连接的过程使得系统在大多数情况下都是比较空闲的，但是在某些时候，由于请求比较密集，比如开新服的时候，登录服的负载又会比较大，甚至会处理不过来。

　　另外在实际的游戏运营中，有些游戏世界很火爆，而有些游戏世界却非常冷清，甚至没有多少人玩的情况也是很常见的。所以，我们能否更合理地配置登录服资源，使得整个大区内的登录服可以共享就成了下一步改进的目标。  

服务器结构探讨 -- 登录服的负载均衡  

　　回想一下我们在玩wow时的操作流程：运行wow.exe进入游戏后，首先就会要求我们输入用户名和密码进行验证，验证成功后才会出来游戏世界列表，之后是排队进入游戏世界，开始游戏...

　　可以看到跟前面的描述有个很明显的不同，那就是要先验证帐号再选择游戏世界。这种结构也就使得登录服不是固定配备给个游戏世界，而是全区共有的。

　　我们可以试着从实际需求的角度来考虑一下这个问题。正如我们之前所描述过的那样，登录服在大多数情况下都是比较空闲的，也许我们的一个拥有20个游戏世界的大区仅仅使用10台或更少的登录服即可满足需求。而当在开新区的时候，或许要配备40台登录服才能应付那如潮水般涌入的玩家登录请求。所以，登录服在设计上应该能满足这种动态增删的需求，我们可以在任何时候为大区增加或减少登录服的部署。

　　当然，在这里也不会存在要求添加太多登录服的情况。还是拿开新区的情况来说，即使新增加登录服满足了玩家登录的请求，游戏世界服的承载能力依然有限，玩家一样只能在排队系统中等待，或者是进入到游戏世界中导致大家都卡。

　　另外，当我们在增加或移除登录服的时候不应该需要对游戏世界服有所改动，也不会要求重启世界服，当然也不应该要求客户端有什么更新或者修改，一切都是在背后自动完成。

　　最后，有关数据持久化的问题也在这里考虑一下。一般来说，使用现有的商业数据库系统比自己手工技术先进要明智得多。我们需要持久化的数据有玩家的帐号及密码，玩家创建的角色相关信息，另外还有一些游戏世界全局共有数据也需要持久化。

　　好了，需求已经提出来了，现在来考虑如何将其实现。

　　对于负载均衡来说，已有了成熟的解决方案。一般最常用，也最简单部署的应该是基于DNS的负载均衡系统了，其通过在DNS中为一个域名配置多个IP地址来实现。最新的DNS服务已实现了根据服务器系统状态来实现的动态负载均衡，也就是实现了真正意义上的负载均衡，这样也就有效地解决了当某台登录服当机后，DNS服务器不能立即做出反应的问题。当然，如果找不到这样的解决方案，自己从头打造一个也并不难。而且，通过DNS来实现的负载均衡已经包含了所做的修改对登录服及客户端的透明。

　　而对于数据库的应用，在这种结构下，登录服及游戏世界服都会需要连接数据库。从数据库服务器的部署上来说，可以将帐号和角色数据都放在一个中心数据库中，也可分为两个不同的库分别来处理，基到从物理上分到两台不同的服务器上去也行。

　　但是对于不同的游戏世界来说，其角色及游戏内数据都是互相独立的，所以一般情况下也就为每个游戏世界单独配备一台数据库服务器，以减轻数据库的压力。所以，整体的服务器结构应该是一个大区有一台帐号数据库服务器，所有的登录服都连接到这里。而每个游戏世界都有自己的游戏数据库服务器，只允许本游戏世界内的服务器连接。

　　最后，我们的服务器结构就像这样：

　　　　　　　　　　  　　大区服务器        
　　　　　　　　　　/   　 |       /  
     　　　　　　　/       |      　/  
      　　　　　登录服1  登录服2   世界服1  世界服2
　　　　　　　　　/    　   |      　 |     　 |    
　　　　　　　　　 /  　   |       　 |        |
　　　　　　　　　　帐号数据库        DBS     DBS

　　这里既然讨论到了大区及帐号数据库，所以顺带也说一下关于激活大区的概念。wow中一共有八个大区，我们想要进入某个大区游戏之前，必须到官网上激活这个区，这是为什么呢？

　　一般来说，在各个大区帐号数据库之上还有一个总的帐号数据库，我们可以称它为中心数据库。比如我们在官网上注册了一个帐号，这时帐号数据是只保存在中心数据库上的。而当我们要到一区去创建角色开始游戏的时候，在一区的帐号数据库中并没有我们的帐号数据，所以，我们必须先到官网上做一次激活操作。这个激活的过程也就是从中心库上把我们的帐号数据拷贝到所要到的大区帐号数据库中。