http://www.infoq.com/cn/articles/game-server-development-2
在上一篇文章中， 我們介紹了游戲服務(wù)器的基本架構(gòu)、相關(guān)框架和Node.js開發(fā)游戲服務(wù)器的優(yōu)勢(shì)。本文我們將通過聊天服務(wù)器的設(shè)計(jì)與開發(fā)，來更深入地理解pomelo開發(fā)應(yīng)用的基本流程、開發(fā)思路與相關(guān)的概念。本文并不是開發(fā)聊天服務(wù)器的tutorial，如果需要tutorial和源碼可以看文章最后的參考資料。
為什么是聊天服務(wù)器?
我們目標(biāo)是搭建游戲服務(wù)器，為什么從聊天開始呢？
聊天可認(rèn)為是簡(jiǎn)化的實(shí)時(shí)游戲，它與游戲服務(wù)器有著很多共通之處，如實(shí)時(shí)性、頻道、廣播等。由于游戲在場(chǎng)景管理、客戶端動(dòng)畫等方面有一定的復(fù)雜性，并不適合作為pomelo的入門應(yīng)用。聊天應(yīng)用通常是Node.js入門接觸的第一個(gè)應(yīng)用，因此更適合做入門教程。
Pomelo是游戲服務(wù)器框架，本質(zhì)上也是高實(shí)時(shí)、可擴(kuò)展、多進(jìn)程的應(yīng)用框架。除了在library中有一部分游戲?qū)Ｓ玫膸?，其余部分框架完全可用于開發(fā)高實(shí)時(shí)web應(yīng)用。而且與現(xiàn)在有的Node.js高實(shí)時(shí)應(yīng)用框架如derby、socketstream、meteor等比起來有更好的可伸縮性。
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對(duì)于大多數(shù)開發(fā)者而言，Node.js的入門應(yīng)用都是一個(gè)基于socket.io開發(fā)的普通聊天室， 由于它是基于單進(jìn)程的Node.js開發(fā)的， 在可擴(kuò)展性上打了一定折扣。例如要擴(kuò)展到類似irc那樣的多頻道聊天室， 頻道數(shù)量的增多必然會(huì)導(dǎo)致單進(jìn)程的Node.js支撐不住。
而基于pomelo框架開發(fā)的聊天應(yīng)用天生就是多進(jìn)程的，可以非常容易地?cái)U(kuò)展服務(wù)器類型和數(shù)量。
從單進(jìn)程到多進(jìn)程，從socket.io到pomelo
一個(gè)基于socket.io的原生聊天室應(yīng)用架構(gòu)， 以uberchat為例。
它的應(yīng)用架構(gòu)如下圖所示：
服務(wù)端由單個(gè)Node.js進(jìn)程組成的chat server來接收websocket請(qǐng)求。
它有以下缺點(diǎn)：
可擴(kuò)展性差：只支持單進(jìn)程的Node.js， 無法根據(jù)room/channel分區(qū)， 也無法將廣播的壓力與處理邏輯的壓力分開。
代碼量大：基于socket.io做了簡(jiǎn)單封裝，服務(wù)端就寫了約430行代碼。
用pomelo來寫這個(gè)框架可完全克服以上缺點(diǎn)，并且代碼量只要區(qū)區(qū)100多行。
我們要搭建的pomelo聊天室具有如下的運(yùn)行架構(gòu)：
在這個(gè)架構(gòu)里， 前端服務(wù)器也就是connector專門負(fù)責(zé)承載連接， 后端的聊天服務(wù)器則是處理具體邏輯的地方。 這樣擴(kuò)展的運(yùn)行架構(gòu)具有如下優(yōu)勢(shì)： * 負(fù)載分離：這種架構(gòu)將承載連接的邏輯與后端的業(yè)務(wù)處理邏輯完全分離，這樣做是非常必要的， 尤其是廣播密集型應(yīng)用（例如游戲和聊天）。密集的廣播與網(wǎng)絡(luò)通訊會(huì)占掉大量的資源，經(jīng)過分離后業(yè)務(wù)邏輯的處理能力就不再受廣播的影響。
切換簡(jiǎn)便：因?yàn)橛辛饲?、后端兩層的架?gòu)，用戶可以任意切換頻道或房間都不需要重連前端的websocket。
擴(kuò)展性好：用戶數(shù)的擴(kuò)展可以通過增加connector進(jìn)程的數(shù)量來支撐。頻道的擴(kuò)展可以通過哈希等算法負(fù)載均衡到多臺(tái)聊天服務(wù)器上。理論上這個(gè)架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)頻道和用戶的無限擴(kuò)展。
聊天服務(wù)器開發(fā)架構(gòu)
game server與web server
聊天服務(wù)器項(xiàng)目中分生成了game-server目錄、web-server目錄與shared目錄，如下圖所示：
這樣也將應(yīng)用天然地隔離成了兩個(gè)，game server與web server。
- Game server， 即游戲服務(wù)器，所有的游戲服務(wù)器邏輯都在里實(shí)現(xiàn)?？蛻舳送ㄟ^websocket（0.3版會(huì)支持tcp的socket）連到game server。game-server/app.js是游戲服務(wù)器的運(yùn)行入口。
- Web server，即web服務(wù)器， 也可以認(rèn)為是游戲服務(wù)器的一個(gè)web客戶端， 所有客戶端的js代碼，web端的html、css資源都存放在這里，web服務(wù)端的用戶登錄、認(rèn)證等功能也在這里實(shí)現(xiàn)。pomelo也提供了其它客戶端，包括ios、android、unity3D等。
- Shared目錄，假如客戶端是web，由于服務(wù)端和客戶端都是javascript寫的，這時(shí)Node.js的代碼重用優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來了。shared目錄下可以存放客戶端、服務(wù)端共用的常量、算法。真正做到一遍代碼， 前后端共用。
服務(wù)器定義與應(yīng)用目錄
Game server才是游戲服務(wù)器的真正入口，游戲邏輯都在里， 我們簡(jiǎn)單看一下game-server的目錄結(jié)構(gòu)，如下圖所示：
servers目錄下所有子目錄定義了各種類型的服務(wù)器，而每個(gè)servers目錄下基本都包含了handler和remote兩個(gè)目錄。 這是pomelo的創(chuàng)新之處，用極簡(jiǎn)的配置實(shí)現(xiàn)游戲服務(wù)器的定義，后文會(huì)解釋handler和remote。
通過pomelo，游戲開發(fā)者可以自由地定義自己的服務(wù)器類型，分配和管理進(jìn)程資源。在pomelo中，根據(jù)服務(wù)器的職責(zé)不同，服務(wù)器主要分為前端服務(wù)器(frontend)和后端服務(wù)器(backend)兩大類。其中，前端服務(wù)器負(fù)責(zé)承載客戶端的連接和維護(hù)session信息，所有服務(wù)器與客戶端的消息都會(huì)經(jīng)過前端服務(wù)器；后端服務(wù)器負(fù)責(zé)接收前端服務(wù)器分發(fā)過來的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)具體的游戲邏輯，并把消息回推給前端服務(wù)器，最后發(fā)送給客戶端。如下圖所示：
動(dòng)態(tài)語言的面向?qū)ο笥袀€(gè)基本概念叫鴨子類型。在pomelo中，服務(wù)器的抽象也同樣可以比喻為鴨子，服務(wù)器的對(duì)外接口只有兩類， 一類是接收客戶端的請(qǐng)求， 叫做handler， 一類是接收RPC請(qǐng)求， 叫做remote， handler和remote的行為決定了服務(wù)器長(zhǎng)什么樣子。 因此開發(fā)者只需要定義好handler和remote兩類的行為， 就可以確定這個(gè)服務(wù)器的類型。 例如chat服務(wù)器目前的行為只有兩類，分別是定義在handler目錄中的chatHandler.js，和定義在remote目錄中的chatRemote.js。只要定義好這兩個(gè)類的方法，聊天服務(wù)器的對(duì)外接口就確定了。
搭建聊天服務(wù)器
準(zhǔn)備知識(shí)
pomelo的客戶端服務(wù)器通訊
pomelo的客戶端和服務(wù)器之間的通訊可以分為三種：
request-response
pomelo中最常用的就是request-response模式，客戶端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器異步響應(yīng)?？蛻舳说恼?qǐng)求發(fā)送形式類似ajax類似:
``` pomelo.request(url, msg, function(data){}); ``` 第一個(gè)參數(shù)為請(qǐng)求地址，完整的請(qǐng)求地址主要包括三個(gè)部分：服務(wù)器類型、服務(wù)端相應(yīng)的文件名及對(duì)應(yīng)的方法名。第二個(gè)參數(shù)是消息體，消息體為json格式，第三個(gè)參數(shù)是回調(diào)函數(shù)，請(qǐng)求的響應(yīng)將會(huì)把結(jié)果置入這個(gè)回調(diào)函數(shù)中返回給客戶端。
notify
notify與request—response類似，唯一區(qū)別是客戶端只負(fù)責(zé)發(fā)送消息到服務(wù)器，客戶端不接收服務(wù)器的消息響應(yīng)。
``` pomelo.notify(url, msg); ```
push
push則是服務(wù)器主動(dòng)向客戶端進(jìn)行消息推送，客戶端根據(jù)路由信息進(jìn)行消息區(qū)分，轉(zhuǎn)發(fā)到后。通常游戲服務(wù)器都會(huì)發(fā)送大量的這類廣播。
``` pomelo.on(route, function(data){}); ```
以上是javascript的api， 其它客戶端的API基本與這個(gè)類型。由于API與ajax極其類似，所有web應(yīng)用的開發(fā)者對(duì)此都不陌生。
session介紹
與web服務(wù)器類似，session是游戲服務(wù)器存放用戶會(huì)話的抽象。但與web不同，游戲服務(wù)器的session是基于長(zhǎng)連接的， 一旦建立就一直保持。這反而比web中的session更直接，也更簡(jiǎn)單。 由于長(zhǎng)連接的session不會(huì)web應(yīng)用一樣由于連接斷開重連帶來session復(fù)制之類的問題，簡(jiǎn)單地將session保存在前端服務(wù)器的內(nèi)存中是明智的選擇。
在pomelo中session也是key/value對(duì)象，其主要作用是維護(hù)當(dāng)前用戶信息，例如：用戶的id，所連接的前端服務(wù)器id等。session由前端服務(wù)器維護(hù)，前端服務(wù)器在分發(fā)請(qǐng)求給后端服務(wù)器時(shí)，會(huì)復(fù)制session并連同請(qǐng)求一起發(fā)送。任何直接在session上的修改，只對(duì)本服務(wù)器進(jìn)程生效，并不會(huì)影響到用戶的全局狀態(tài)信息。如需修改全局session里的狀態(tài)信息，需要調(diào)用前端服務(wù)器提供的RPC服務(wù)。
channel與廣播
廣播在游戲中是極其重要的，幾乎大部分的消息都需要通過廣播推送到客戶端，再由客戶端播放接收的消息。而channel則是服務(wù)器端向客戶端進(jìn)行消息廣播的通道。 可以把channel看成一個(gè)用戶id的容器.把用戶id加入到channel中成為當(dāng)中的一個(gè)成員，之后向channel推送消息，則該channel中所有的成員都會(huì)收到消息。channel只適用于服務(wù)器進(jìn)程本地，即在服務(wù)器進(jìn)程A創(chuàng)建的channel和在服務(wù)器進(jìn)程B創(chuàng)建的channel是兩個(gè)不同的channel，相互不影響。
服務(wù)器之間RPC通訊
從之前的文章可以了解到，在pomelo中，游戲服務(wù)器其實(shí)是一個(gè)多進(jìn)程相互協(xié)作的環(huán)境。各個(gè)進(jìn)程之間通信，主要是通過底層統(tǒng)一的RPC框架來實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器間的RPC調(diào)用也實(shí)現(xiàn)了零配置。具體RPC調(diào)用的代碼如下：
```javascript app.rpc.chat.chatRemote.add(session, uid, app.get ('serverId'), function(data){}); ``` 其中app是pomelo的應(yīng)用對(duì)象，app.rpc表明了是前后臺(tái)服務(wù)器的Remote rpc調(diào)用，后面的參數(shù)分別代表服務(wù)器的名稱、對(duì)應(yīng)的文件名稱及方法名。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)rpc調(diào)用，則只需要在對(duì)應(yīng)的chat/remote/中新建文件chatRemote.js，并實(shí)現(xiàn)add方法。
聊天室流程概述
下圖列出了聊天室進(jìn)行聊天的完整流程：
通過以上流程， 我們可以看到pomelo的基本請(qǐng)求流程和用法。本文不是聊天室的tutorial，因此下面列出的代碼不是完整的，而是用極簡(jiǎn)的代碼來說明pomelo的使用流程和api。
進(jìn)入聊天室
客戶端向前端服務(wù)器發(fā)起登錄請(qǐng)求:
```javascript pomelo.request('connector.entryHandler.enter', {user:userInfo}, function(){}); ``` 用戶進(jìn)入聊天室后，服務(wù)器端首先需要完成用戶的session注冊(cè)同時(shí)綁定用戶離開事件：
```javascript session.bind(uid); session.on('closed', onUserLeave.bind(null, app)); ``` 另外，服務(wù)器端需要通過調(diào)用rpc方法將用戶加入到相應(yīng)的channel中；同時(shí)在rpc方法中，服務(wù)器端需要將該用戶的上線消息廣播給其他用戶，最后服務(wù)器端向客戶端返回當(dāng)前channel中的用戶列表信息。
```javascript app.rpc.chat.chatRemote.add(session, uid, serverId,function(){}); ``` 發(fā)起聊天
客戶端向服務(wù)端發(fā)起聊天請(qǐng)求，請(qǐng)求消息包括聊天內(nèi)容，發(fā)送者和發(fā)送目標(biāo)信息。消息的接收者可以聊天室里所有的用戶，也可以是某一特定用戶。
服務(wù)器端根據(jù)客戶端的發(fā)送的請(qǐng)求，進(jìn)行不同形式的消息廣播。如果發(fā)送目標(biāo)是所有用戶，服務(wù)器端首先會(huì)選擇channel中的所有用戶，然后向channel發(fā)送消息，最后前端服務(wù)器就會(huì)將消息分別發(fā)送給channel中取到的用戶；如果發(fā)送目標(biāo)只是某一特定用戶，發(fā)送過程和之前完全一樣，只是服務(wù)器端首先從channel中選擇的只是一個(gè)用戶，而不是所有用戶。
```javascript if(msg.target == '*') channel.pushMessage(param); else channelService.pushMessageByUids(param, [{uid:uid, sid:sid}]); ``` 接收聊天消息
客戶端接收廣播消息，并將消息并顯示即可。
```javascript pomelo.on('onChat', function() { addMessage(data.from, data.target, data.msg); $("#chatHistory").show(); }); ``` 退出聊天室
用戶在退出聊天室時(shí)，必須完成一些清理工作。在session斷開連接時(shí)，通過rpc調(diào)用將用戶從channel中移除。在用戶退出前，還需要將自己下線的消息廣播給所有其他用戶。
```javascript app.rpc.chat.chatRemote.kick(session, uid, serverId, channelName, null); ```
聊天服務(wù)器的可伸縮性與擴(kuò)展討論
上一講已經(jīng)談到pomelo在提供了一個(gè)高可伸縮性的運(yùn)行架構(gòu)，對(duì)于聊天服務(wù)器同樣如此。如果想從單頻道聊天室擴(kuò)展到多頻道聊天室，增加的代碼幾乎為零。大部分工作只是在進(jìn)行服務(wù)器和路由的配置。對(duì)于服務(wù)器配置只需要修改json配置文件即可，而對(duì)于路由配置只需要增加一個(gè)路由算法即可。在pomelo中，開發(fā)者可以自己配置客戶端到服務(wù)器的路由規(guī)則，這樣會(huì)使得游戲開發(fā)更加靈活。
我們來看一下配置json文件對(duì)服務(wù)器運(yùn)行架構(gòu)的影響：
- 最簡(jiǎn)服務(wù)器與運(yùn)行架構(gòu)：
- 擴(kuò)展后的服務(wù)器與運(yùn)行架構(gòu)：
另外，在0.3版本的pomelo中增加了動(dòng)態(tài)增刪服務(wù)器的功能，開發(fā)者可以在不停服務(wù)的情況下根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用運(yùn)行的負(fù)載情況添加新的服務(wù)器或者停止閑置的服務(wù)器，這樣可以讓服務(wù)器資源得到更充分的利用。
總結(jié)
本文通過聊天服務(wù)器的搭建過程，分析了pomelo開發(fā)應(yīng)用的基本流程，基本架構(gòu)與相關(guān)概念。有了這些知識(shí)我們可以輕松地使用pomelo搭建高實(shí)時(shí)應(yīng)用了。 在后文中我們將分析更復(fù)雜的游戲案例，并且會(huì)對(duì)架構(gòu)中的一些實(shí)現(xiàn)深入剖析。
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