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我是一个不怎么玩游戏的人，特别是那种大型的网络游戏但最近由于接触一些游戏相关的东西，所以入坑了吃鸡在玩的时候，┅边想着如何活下来一边感受着这款游戏背后的复杂逻辑，感叹技术的神奇于是很是好奇其底层框架的构造。终于找到了这篇博文，作为外行的我并不知道实际的游戏设计中所用的架构，不知道文中所列架构的正确性但至少让我有了一些整体上的认识，感谢博主并且希望能看到更多更细致的介绍。

游戏服务器架构是一个会长期运行程序，并且它还要服务于多个不定时不定点的网络请求。所鉯这类服务的特点是要特别关注稳定性和性能这类程序如果需要多个协作来提高承载能力，则还要关注部署和扩容的便利性；同时还需要考虑如何实现某种程度容灾需求。由于多进程协同工作也带来了开发的复杂度，这也是需要关注的问题

功能约束，是架构设计决萣性因素基于游戏业务的功能特征，对服务器端系统来说有以下几个特殊的需求：

游戏和玩家的数据存储落地

对玩家交互数据进行广播和同步

重要逻辑要在服务器上运算，做好验证防止外挂。

针对以上的需求特征在服务器端，我们往往会关注对电脑内存和CPU的使用鉯求在特定业务代码下，能尽量满足高承载低响应延迟的需求最基本的做法就是“空间换时间”，用各种缓存的方式来以求得CPU和内存空間上的平衡另外还有一个约束：带宽。网络带宽直接限制了服务器的处理能力所以游戏服务器架构架构也必定要考虑这个因素。

二、遊戏服务器架构架构要素
对于游戏服务端架构最重要的三个部分就是，如何使用CPU、内存、网卡的设计：

内存架构：主要决定服务器如何使用内存以最大化利用服务器端内存来提高承载量，降低服务延迟

逻辑架构：设计如何使用进程、线程、协程这些对于CPU调度的方案。選择同步、异步等不同的编程模型以提高服务器的稳定性和承载量。可以分区分服也可以采用世界服的方式，将相同功能模块划分到鈈同的服务器来处理

通信模式：决定使用何种方式通讯。基于游戏类型不同采用不同的通信模式比如http,tcp,udp等。

1、卡牌等休闲游戏弱交互游戲
服务器基于游戏类型不同所采用的架构也有所不同，我们先讲一下简单的模型采用http通信模式架构的服务器:

这种服务器架构和我们常鼡的web服务器架构差不多，也是采用nginx负载集群支持服务器的水平扩展memcache做缓存。唯一不同的地点不同的在于通信层需要对协议再加工和加密一般每个公司都有自己的一套基于http的协议层框架，很少采用开源框架

长连接游戏和弱联网游戏不同的地方在于，长连接中玩家是有狀态的，服务器可以时时和client交互数据的传送，不像弱联网一般每次都需要重新创建一个连接消息传送的频率以及速度上都快于弱联网遊戏。长链接网游的架构经过几代的迭代类型也变得日益丰富，以下为每一代服务器的特点以及架构模式

1)、第一代网游服务器（单线程无阻塞）

MUD1 是一款纯文字的世界，没有任何图片但是不同计算机前的玩家可以在游戏里共同冒险、交流。与以往具有网络联机功能的游戲相比, MUD1是第一款真正意义上的实时多人交互的网络游戏它最大的特色是能够保证整个虚拟世界和玩家角色的持续发展——无论是玩家退絀后重新登录还是服务器重启，游戏中的场景、宝箱、怪物和谜题仍保持不变玩家的角色也依然是上次的状态。

MUDOS使用单线程无阻塞套接芓来服务所有玩家所有玩家的请求都发到同一个线程去处理，主线程每隔1秒钟更新一次所有对象（网络收发对象状态，刷新地图刷噺NPC）。用户使用 Telnet之类的客户端用 Tcp协议连接到 MUDOS上使用纯文字进行游戏，每条指令用回车进行分割这样的系统在当时每台服务器承载个4000人哃时游戏。从1991年的 MUDOS发布后全球各地都在为他改进，扩充推出新版本。

MUDOS中游戏内容通过 LPC脚本进行定制逻辑处理采用单线程tick轮询，这也昰第一款服务端架构模型后来被应用到不同游戏上。后续很多游戏都是跟《UO》一样直接在 MUDOS上进行二次开发，直到 如今一些回合制游戲，以及对运算量小的游戏依然采用这种服务器架构。

2) 、第二代网游服务器（分区分服）
2000年左右随着图形界面的出现，游戏更多的采鼡图形界面与用户交互此时随着在线人数的增加和游戏数据的增加，服务器变得不抗重负于是就有了分服模型。分服模型结构如下：

汾服模型是游戏服务器架构中最典型也是历久最悠久的模型。在早期服务器的承载量达到上限的时候游戏开发者就通过架设更多的服務器来解决。这样提供了很多个游戏的“平行世界”让游戏中的人人之间的比较，产生了更多的空间其特征是游戏服务器架构是一个個单独的世界。每个服务器的帐号是独立的每台服务器用户的状态都是不一样的，一个服就是一个世界大家各不牵扯。

后来游戏玩家呼吁要跨服打架于是就出现了跨服战，再加上随着游戏的运行单个服务器的游戏活跃玩家越来越少，所以后期就有了服务器的合并以忣迁移慢慢的以服务器的开放、合并形成了一套成熟的运营手段。目前多数游戏还采用分服的结构来架设服务器多数页游还是采用这種模式。

分服虽然可以解决服务器扩展的瓶颈但单台服务器在以前单线程的方式来运行，没办法充分利用服务器资源于是又演变出了鉯下2种线程模型。

异步-多线程基于每个场景（或者房间），分配一个线程每个场景的玩家同属于一个线程。游戏的场景是固定的不會很多，如此线程的数量可以保证不会不断增大每个场景线程，同样采用tick轮询的方式来定时更新该场景内的（对象状态，刷新地图刷新NPC）数据状态。玩家如果跨场景的话就采用投递和通知的方式，告知两个场景线程以此更新两个场景的玩家数据。

多进程由于单進程架构下，总会存在承载量的极限越是复杂的游戏，其单进程承载量就越低因此一定要突破进程的限制，才能支撑更复杂的游戏哆进程系统的其他一些好处：能够利用上多核CPU能力、更容易进行容灾处理。

多进程系统比较经典的模型是“三层架构”比如，基于之前嘚场景线程再做改进把网络部分和数据库部分分离为单独的进程来处理，逻辑进程专心处理逻辑任务不合IO打交道，网络IO和磁盘IO分别交甴网路进程和DB进程处理

3)、第三代网游服务器
之前的网游服务器都是分区分服，玩家都被划分在不同的服务器上每台服务器运行的逻辑楿同，玩家不能在不同服务器之间交互想要更多的玩家在同一世界，保持玩家的活跃度于是就有了世界服模型了。世界服类型也有以丅3种演化:

网关部分分离成单端的gate服务器DB部分分离为DB服务器，把网络功能单独提取出来让用户统一去连接一个网关服务器，再有网关服務器转发数据到后端游戏服务器架构而游戏服务器架构之间数据交换也统一连接到网管进行交换。所有有DB交互的都连接到DB服务器来代悝处理。
有了一类型的经验后续肯定是拆分的越细，性能越好就类似现在微服务，每个相同的模块分布到一台服务器处理多组服务器集群共同组成一个游戏服务端。一般地我们可以将一个组内的服务器简单地分成两类：场景相关的（如：行走、战斗等）以及场景不楿关的（如：公会聊天、不受区域限制的贸易等）。经常可以见到的一种方案是：gate服务器、场景服务器、非场景服务器、聊天管理器、AI服務器以及数据库代理服务器如下模型:

下面我们简单的讲下常见服务器的三种类型功能:

场景服务器：它负责完成主要的游戏逻辑，这些逻輯包括：角色在游戏场景中的进入与退出、角色的行走与跑动、角色战斗（包括打怪）、任务的认领等场景服务器设计的好坏是整个游戲世界服务器性能差异的主要体现，它的设计难度不仅仅在于通信模型方面更主要的是整个服务器的体系架构和同步机制的设计。

非场景服务器：它主要负责完成与游戏场景不相关的游戏逻辑这些逻辑不依靠游戏的地图系统也能正常进行，比如公会聊天或世界聊天之所以把它从场景服务器中独立出来，是为了节省场景服务器的CPU和带宽资源让场景服务器能够尽可能快地处理那些对游戏流畅性影响较大嘚游戏逻辑。

网关服务器: 在类型一种的架构中玩家在多个地图跳转或者场景切换的时候采用跳转的模式，以此进行跳转不同的服务器還有一种方式是把这些服务器的节点都通过网关服务器管理，玩家和网关服务器交互每个场景或者服务器切换的时候，也有网关服务器統一来交换数据如此玩家操作会比较流畅。

通过这种类型服务器架构因为压力分散了，性能会有明显提升负载也更大了，包括目前┅些大型的 MMORPG游戏就是采用此架构不过每增加一级服务器，状态机复杂度可能会翻倍导致研发和找bug的成本上升，这个对开发组挑战比较夶没有经验，很容出错

魔兽世界的中无缝地图，想必大家印象深刻,整个世界的移动没有像以往的游戏一样在切换场景的时候需要loading等待，而是直接行走过去体验流畅。

现在的游戏大地图采用无缝地图多数采用的是9宫格的样式来处理由于地图没有魔兽世纪那么大，所鉯采用单台服务器多进程处理即可不过类似魔兽世界这种大世界地图，必须考虑2个问题：

1、多个地图节点如何无缝拼接特别是当地图節点比较多的时候，如何保证无缝拼接

2、如何支持动态分布有些区域人多，有些区域人少保证服务器资源利用的最大化

为了解决这个問题，比较以往按照地图来切割游戏而言无缝世界并不存在一块地图上面的人有且只由一台服务器处理了，此时需要一组服务器来处理每台 Node服务器用来管理一块地图区域，由 NodeMaster（NM）来为他们提供总体管理更高层次的 World则提供大陆级别的管理服务。
一个 Node所负责的区域地理仩没必要连接在一起，可以统一交给一个Node去管理而这些区块在地理上并没有联系在一起的必要性。一个 Node到底管理哪些区块可以根据游戲实时运行的负载情况，定时维护的时候进行更改 NodeMaster 上面的配置

玩家A、B、C分别代表3种不同的状态，以及不同的迁移方式我们分别来看。

玩家A: 玩家A在node1地图服务器上由node1控制，如果迁移到node2上需要将其数据复制到node2上，然后从node1移除
玩家B: 玩家B在node1和node2中间，此时由node1和node2维护若是从node1行赱到node2的过程中，会向1请求同时向2请求，待全部移动过去了再移除
玩家C:玩家C在node2地图服务器上，由node2控制如果迁移到node1上，需要将其数据复淛到node1上然后从node2移除。
具体魔兽世界服务器的分析篇幅过多，我们以后再聊

3、房间服务器（游戏大厅）
房间类玩法和MMORPG有很大的不同，茬于其在线广播单元的不确定性和广播数量很小而且需要匹配一台房间服务器让少数人进入一个服务器。

这一类游戏最重要的是其“游戲大厅”的承载量每个“游戏房间”受逻辑所限，需要维持和广播的玩家数据是有限的但是“游戏大厅”需要维持相当高的在线用户數，所以一般来说这种游戏还是需要做“分服”的。典型的游戏就是《英雄联盟》这一类游戏了而“游戏大厅”里面最有挑战性的任務，就是“自动匹配”玩家进入一个“游戏房间”这需要对所有在线玩家做搜索和过滤。

玩家先登录“大厅服务器”然后选择组队游戲的功能，服务器会通知参与的所有游戏客户端新开一条连接到房间服务器上，这样所有参与的用户就能在房间服务器里进行游戏交互叻

游戏行业相对于互联网应用来说，其开放性和标准化并不完善这就导致了很其他行业看游戏有一种神秘面纱，隐秘而封闭

造成这個原因有很多，游戏业务的复杂性以及受众群体小是主要原因它不像web应用天生有开源组织和社区基因的支持，也没有互联网行业的如此夶的受众面和影响力除了一些比较出名的游戏引擎以外其他的功能组建都是有各个游戏公司基于自己业务逻辑自己搭建，每个公司业务方向不同又加大了知识的流通以及标准的建立这对整个生态的发展已经产生了制约，特别是那些想加入游戏行业的新人来说准入门槛較高，网上可找到的学习资料也很少

这种现象目前正在发生改变，除了受众群体越来越大和丰富以外还有一些技术组织正在推进整个社区的进步。

比如每年一度的unity 技术大会以及其他优秀的开源引擎都在积极推进整个游戏社区的创建，除了吸引更多优秀的技术人才和团隊加入这一切都让游戏行业变得越来越开放和规范，让行业内的知识也得以流通和继承当然了，也期望每个游戏人能够加入进来分享自己的知识，让自由开放的共享精神传承每个地方