游戲人生

Author: Fox

在MMORPG中，存在大量的數(shù)據(jù)文件和腳本文件，這些文件涉及很多變量，當(dāng)玩家信息需要存取時(shí)（上線、下線、保存、服務(wù)器交互），即伴隨著大量的讀寫(xiě)操作。隨著游戲中游戲任務(wù)的增加，每一個(gè)玩家對(duì)應(yīng)的需要數(shù)據(jù)庫(kù)存取的腳本變量的數(shù)據(jù)量也隨之線性增長(zhǎng)，隨著玩家數(shù)量的增加，在服務(wù)器保存玩家角色信息的時(shí)候，通信量的大小是相當(dāng)可觀的，使用多線程讀寫(xiě)，可以使服務(wù)器的處理能力大幅增強(qiáng)，但網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)承受的壓力也會(huì)大幅增加。

當(dāng)然現(xiàn)在有很多的腳本語(yǔ)言為我們?cè)O(shè)計(jì)任務(wù)系統(tǒng)提供了便利，像Lua、Python、Ruby這些動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的功能越來(lái)越強(qiáng)，而且可以肯定的是，會(huì)有越來(lái)越多的產(chǎn)品采用這些優(yōu)秀的語(yǔ)言。但我今天要談的不是如何使用動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，也不是討論動(dòng)態(tài)語(yǔ)言孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題，而是對(duì)于大量的腳本變量的存取優(yōu)化。說(shuō)白了，這對(duì)于使用自定義腳本語(yǔ)言的游戲開(kāi)發(fā)人員才更有參考價(jià)值。而且我要說(shuō)的問(wèn)題很小，小到我只是講一點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)容，只是我今天下午的一點(diǎn)活，總結(jié)下來(lái)更多只是為了讓自己記住，并不是教育別人。

假設(shè)在整個(gè)腳本系統(tǒng)中，存在500個(gè)與玩家相關(guān)而且需要數(shù)據(jù)庫(kù)存取的腳本變量，如果一個(gè)游戲世界中擁有3000個(gè)在線玩家，平均每個(gè)玩家的腳本變量大小為10KB，如果服務(wù)器同時(shí)保存這3000個(gè)玩家的數(shù)據(jù)（那可不僅僅是腳本變量，當(dāng)然腳本變量所占的分量比較大就是了），3000×10KB，哦……與此同時(shí)，服務(wù)器還要進(jìn)行其實(shí)正常的網(wǎng)絡(luò)通信和邏輯處理（雖然不可能是同一個(gè)線程），但服務(wù)器承受的壓力已經(jīng)不小了吧，為了減少這種壓力，腳本變量成為了一種稀缺資源。
為了對(duì)腳本變量的存取進(jìn)行優(yōu)化，我想到了一個(gè)最容易實(shí)現(xiàn)的方法。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的觀察（其實(shí)想也想也想得到:)），我發(fā)現(xiàn)玩家數(shù)據(jù)中大量的腳本變量的值都是0或者空字符串，這就為優(yōu)化提供了很大的一個(gè)空間。

服務(wù)器一般都保存有一個(gè)腳本變量的配置文件，在這個(gè)文件中列出了所有的腳本變量及其默認(rèn)值。當(dāng)玩家登錄時(shí)，服務(wù)器將為其依據(jù)這個(gè)文件為其建立一份拷貝，并從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取這些變量的真實(shí)值填充之。因?yàn)榇罅康淖兞恐刀际悄J(rèn)值，所以在往數(shù)據(jù)庫(kù)保存的時(shí)候，是沒(méi)有必要全部保存的，而只需保存那些不同于默認(rèn)值的變量名和變量值以及該變量對(duì)應(yīng)的下標(biāo)即可。下一次從數(shù)據(jù)庫(kù)讀入的時(shí)候根據(jù)下標(biāo)確定哪些變量值需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取就可以了。

很簡(jiǎn)單的一個(gè)操作，雖然做到了這一點(diǎn)優(yōu)化，但是對(duì)于500個(gè)變量的線性讀取和其他操作，依然不是一個(gè)好的處理方法。

幾點(diǎn)改進(jìn)的方向，目前只是有個(gè)想法：

1、將玩家與其腳本變量解耦

并不是所有的玩家都需要500個(gè)腳本變量的，不同等級(jí)的玩家可以參與的任務(wù)和活動(dòng)是完全不同的，我們顯然沒(méi)有必要為每一個(gè)玩家從生到死都保持這500個(gè)變量。這樣考慮下來(lái)，估計(jì)一個(gè)玩家的腳本變量數(shù)可以減少300-400個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)了“垃圾”回收再利用。OMG！

想法是非常具有誘惑力的，但這一優(yōu)化同時(shí)涉及到腳本策劃和程序，而且稍有不慎（對(duì)某一變量重復(fù)使用），全盤(pán)皆輸，在“穩(wěn)定壓倒一切”的大方針下，這樣的優(yōu)化需要給出一個(gè)系統(tǒng)的策略，玩家等級(jí)、職業(yè)因素的影響都要考慮進(jìn)去。

2、對(duì)玩家腳本變量實(shí)現(xiàn)壓縮存儲(chǔ)

未經(jīng)壓縮的腳本變量，每個(gè)大概有幾十Bytes，如果采用一個(gè)好的壓縮算法，能不能減少到10Bytes呢？什么又是一個(gè)好的壓縮算法呢？壓縮解壓縮的成本和直接存取成本比起來(lái)哪個(gè)更高呢？想想這些的確也都是問(wèn)題呢。

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? 這只是我工作中的一個(gè)總結(jié)，問(wèn)題很簡(jiǎn)單，也很瑣碎，正如我前面所提的，僅僅是提供一個(gè)參考。
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Author: Fox

一個(gè)MMORPG（Massively Multiplayer Online Role Playing Game）的架構(gòu)包含客戶端和服務(wù)器兩部分。客戶端主要涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理學(xué)、多媒體技術(shù)等，服務(wù)器主要涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，而人工智能、操作系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用體現(xiàn)在MMORPG開(kāi)發(fā)過(guò)程中的方方面面。

一、游戲世界的劃分

理想狀態(tài)的游戲世界僅由一個(gè)完整的場(chǎng)景組成，在《魔獸爭(zhēng)霸 III 》、《 CS 》這樣的單機(jī)游戲中，所有玩家位于該場(chǎng)景中，在理論上，位于該場(chǎng)景中的任意玩家都可以看到游戲中所有玩家并與之交互，出于公平性和游戲性（而不是技術(shù)上）的考慮，游戲中并不會(huì)這樣做。

然而，目前的 MMORPG 中，幾乎沒(méi)有任何一款可以做到整個(gè)游戲世界只包含一個(gè)場(chǎng)景，因?yàn)樵谝豢?/span> MMORPG 中，同時(shí)在線的玩家數(shù)量成百上千，甚至是數(shù)萬(wàn)人同時(shí)在一個(gè)游戲世界中交互。以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還無(wú)法為這么多玩家的交互提供即時(shí)處理。因此， MMORPG 的游戲世界被劃分為大小不等、數(shù)量眾多的場(chǎng)景，游戲服務(wù)器對(duì)于這些場(chǎng)景的處理分為分區(qū)和無(wú)縫兩種。

在分區(qū)式服務(wù)器中，一個(gè)場(chǎng)景中的玩家無(wú)法看到另一個(gè)場(chǎng)景中的玩家，當(dāng)玩家從一個(gè)場(chǎng)景到另外一個(gè)場(chǎng)景跨越時(shí)，都有一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和加載的過(guò)程（尤其是從一個(gè)分區(qū)服務(wù)器跨越到另外一個(gè)服務(wù)器時(shí)），玩家都有一個(gè)等待的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，服務(wù)器的主要工作是實(shí)現(xiàn)跨越玩家數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和加載以及后一個(gè)場(chǎng)景中玩家、 NPC 等數(shù)據(jù)的傳輸，客戶端的主要工作是實(shí)現(xiàn)新場(chǎng)景資源的加載和服務(wù)器通信。主要時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于后一個(gè)場(chǎng)景中資源數(shù)據(jù)的大小。分區(qū)式服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)主要是各分區(qū)服務(wù)器保持相對(duì)獨(dú)立，缺點(diǎn)是游戲空間不夠大，而且，一旦某個(gè)分區(qū)服務(wù)器中止服務(wù)，位于該服務(wù)器上的所有玩家將失去連接。

所謂無(wú)縫服務(wù)器，玩家?guī)缀醪煊X(jué)不到場(chǎng)景之間的這種切換，在場(chǎng)景間沒(méi)有物理上的屏障，對(duì)于玩家而言，眾多場(chǎng)景構(gòu)成了一個(gè)巨大的游戲世界。場(chǎng)景之間，甚至服務(wù)器之間“沒(méi)有了”明確的界線。因此，無(wú)縫服務(wù)器為玩家提供了更大的游戲空間和更友好的交互，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)邊界的無(wú)縫服務(wù)器甚至可以在某個(gè)服務(wù)器中止服務(wù)時(shí)，按一定策略將負(fù)載動(dòng)態(tài)分散到其他服務(wù)器。因此，無(wú)縫服務(wù)器在技術(shù)上要比分區(qū)服務(wù)器更加復(fù)雜。

目前國(guó)內(nèi)上市的 MMORPG ，大多采用分區(qū)式服務(wù)器，做到無(wú)縫世界的主要有《完美世界》和《天下貳》等，國(guó)外的 MMORPG 中，像《魔獸世界》、《 EVE 》等，都實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫世界。

無(wú)縫服務(wù)器與分區(qū)式服務(wù)器在技術(shù)上的主要區(qū)別是，當(dāng)位于場(chǎng)景 S1 中的玩家 P1 處于兩個(gè)（甚至更多）場(chǎng)景 S1 、 S2 的邊界區(qū)域內(nèi)時(shí)，要保證 P1 能夠看到場(chǎng)景 S2 中建筑、玩家、 NPC 等可感知對(duì)象。而且邊界區(qū)域的大小要大于等于 P1 可感知的范圍，否則就可能發(fā)生 S2 中的可感知對(duì)象突然閃現(xiàn)在 P1 視野中的異常。

無(wú)疑，無(wú)縫世界為玩家提供了更人性化和更具魅力的用戶體驗(yàn)。

二、無(wú)縫世界游戲服務(wù)器的整體架構(gòu)

MMORPG 的服務(wù)器架構(gòu)從功能上主要?jiǎng)澐譃槿N：

1、 登錄服務(wù)器（ Login Server ）

登錄服務(wù)器用于玩家驗(yàn)證登錄，并根據(jù)系統(tǒng)記錄玩家信息得到其所在節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，并通過(guò)世界服務(wù)器為登錄玩家和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器建立連接。

2、 世界服務(wù)器（ World Server ）

世界服務(wù)器將整個(gè)游戲世界劃分成不同場(chǎng)景，將所有場(chǎng)景按一定策略分配給節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，并對(duì)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器進(jìn)行管理。世界服務(wù)器的另一功能是與登錄服務(wù)器交互。因此，世界服務(wù)器是登錄服務(wù)器、節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的溝通橋梁，當(dāng)然，一旦玩家登錄成功，世界服務(wù)器將主要處理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器間的通信。因此，世界服務(wù)器對(duì)于玩家是透明的。

3、 節(jié)點(diǎn)服務(wù)器（ Node Server ）

節(jié)點(diǎn)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理位于該節(jié)點(diǎn)的所有玩家、 NPC 的所有交互，在無(wú)縫世界游戲中，由于邊界區(qū)域的存在，一個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器甚至要處理相鄰節(jié)點(diǎn)上位于邊界區(qū)域的玩家和 NPC 的信息。

在具體實(shí)現(xiàn)上，不同的 MMORPG 為了便于管理，可能還會(huì)具有 AI 服務(wù)器、日志服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)緩存服務(wù)器、代理服務(wù)器等。

三、 無(wú)縫世界游戲服務(wù)器的主要技術(shù)需求

1、 編程語(yǔ)言（ C/C++ 、 SQL 、 Lua 、 Python ）

2、 圖形庫(kù)（ Direct 3D 、 OpenGL ）

3、 網(wǎng)絡(luò)通信（ WinSock 、 BSD Socket ，或者 ACE ）

4、 消息、事件、多線程、 GUI

5、 OS

三、無(wú)縫世界游戲服務(wù)器需要解決的主要問(wèn)題

1、 資源管理

無(wú)論是服務(wù)器還是客戶端，都涉及到大量資源：玩家數(shù)據(jù)、 NPC 數(shù)據(jù)、戰(zhàn)斗公式、模型資源、通信資源等。當(dāng)這些資源達(dá)到一定規(guī)模，其管理的難度不可忽視。而且，資源管理的好壞，直接關(guān)系到游戲的安全和生命。

2、 網(wǎng)絡(luò)安全

安全永遠(yuǎn)是第一位的，我們無(wú)法指望所有的玩家及其所持的客戶端永遠(yuǎn)是友好的。事實(shí)上，威脅到游戲的公平性和安全性的大多數(shù)問(wèn)題，歸根結(jié)底，都是由于網(wǎng)絡(luò)通信中存在的欺騙和攻擊造成的，這些問(wèn)題包含但不限于交易欺騙、物品復(fù)制。

3、 邏輯安全

邏輯安全按理說(shuō)應(yīng)該是游戲中最基本的考慮，覆蓋的范圍也最廣最雜。隨機(jī)數(shù)系統(tǒng)是一個(gè)非常值得重視的問(wèn)題，隨機(jī)數(shù)不僅僅用于玩家可見(jiàn)的一些任務(wù)系統(tǒng)、戰(zhàn)斗公式、人工智能、物品得失等，還可用于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文加密等。因此，隨機(jī)數(shù)系統(tǒng)本身的安全不容忽視。另外一個(gè)常見(jiàn)的邏輯安全是玩家的移動(dòng)，最主要的就是防止加速齒輪這樣的變態(tài)操作。

4、 負(fù)載均衡

MMORPG 中的負(fù)載均衡包括客戶端及服務(wù)器資源管理和邏輯處理的負(fù)載均衡，其中最難預(yù)知的是網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)載均衡，正常情況下的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)量是可以在游戲設(shè)計(jì)時(shí)做出評(píng)估的，但因惡意攻擊造成的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是無(wú)法預(yù)測(cè)的。因此，負(fù)載均衡所要處理的主要是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡和災(zāi)難恢復(fù)。負(fù)載均衡需要解決的問(wèn)題包括負(fù)載監(jiān)控、負(fù)載分析、負(fù)載分發(fā)和災(zāi)難恢復(fù)。

5、 錄像系統(tǒng)

錄像系統(tǒng)的構(gòu)建，主要用于重現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的輸入輸出，如玩家交易、玩家充值，或者當(dāng) bug 出現(xiàn)后，為邏輯服務(wù)器（泛指上文提到的所有類型服務(wù)器，主要是節(jié)點(diǎn)服務(wù)器）相應(yīng)部分啟動(dòng)錄像系統(tǒng)。待收集到足夠數(shù)據(jù)后，通過(guò)錄像系統(tǒng)重現(xiàn) bug 。為了使邏輯服務(wù)器不受自身時(shí)間（如中斷調(diào)試等）的影響，還可以專門(mén)設(shè)計(jì)心跳服務(wù)器來(lái)控制數(shù)據(jù)傳輸。

四、總結(jié)

在 MMORPG 中，真正的 bug 永遠(yuǎn)存在于將來(lái)。從這一點(diǎn)出發(fā)，關(guān)于 MMORPG 中游戲世界的構(gòu)建，怎樣苛刻的思考都不為過(guò)。

參考資料：

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10、服務(wù)器結(jié)構(gòu)探討：最終的結(jié)構(gòu). http://gamedev.csdn.net/page/28695655-974c-4291-8ac4-2589c4e770d3.
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12、負(fù)載均衡——大型在線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵(下篇)（服務(wù)器集群架構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇）. http://blog.csdn.net/sodme/archive/2005/06/15/394576.aspx.
13、云風(fēng)的BLOG. http://blog.codingnow.com/