http://www.infoq.com/cn/articles/game-server-development-3
在上一篇文章中，我們介紹了如何使用Pomelo來搭建聊天服務(wù)器。在這篇文章中，我們?yōu)榇蠹医榻B如何使用Pomelo框架來搭建MMO RPG服務(wù)器，并分析其設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。以此來幫助大家更好的理解和使用Pomelo框架，理解Pomelo框架游戲開發(fā)的基礎(chǔ)流程，使用方法和設(shè)計(jì)理念。
本文中的游戲服務(wù)端架構(gòu)，只是為了說明Pomelo的開發(fā)理念和設(shè)計(jì)思路，并不是基于Pomelo開發(fā)的唯一方案，開發(fā)者完全可以根據(jù)自己的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)不同的服務(wù)端架構(gòu)。
開始之前
Pomelo框架與MMO RPG
我們曾在本系列第一篇文章曾介紹過pomelo的架構(gòu)。我們先簡單回顧一下Pomelo為我們的游戲開發(fā)提供了什么：
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- 可擴(kuò)展的服務(wù)器架構(gòu)。Pomelo中對(duì)服務(wù)器端進(jìn)行了抽象，將服務(wù)器分為承載鏈連接的前端服務(wù)器和負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯的后端服務(wù)器，并提供了便利，高效的分布式擴(kuò)展支持，讓使用者可以在少改甚至不改的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)端的擴(kuò)展。
- 完整的通信框架：Pomelo對(duì)客戶端與服務(wù)器之間，服務(wù)器與服務(wù)器之間的通信進(jìn)行了完整的封裝。開發(fā)者只需要按照默認(rèn)規(guī)則來填寫服務(wù)代碼就可以完成接口的發(fā)布和調(diào)用，而不用考慮內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
- 大量游戲開發(fā)基礎(chǔ)庫：除了基本的服務(wù)器框架之外，Pomelo還提供了很多游戲開發(fā)需要用到的基礎(chǔ)庫，如任務(wù)調(diào)度，AI控制，尋路等，而這些庫還會(huì)隨著Pomelo的發(fā)展進(jìn)一步完善。
- 基于Node.JS輕量級(jí)的開發(fā)環(huán)境，以及大量的模塊。相對(duì)于傳統(tǒng)的開發(fā)語言，Node.JS有著輕量，快捷的特性（0.3版中啟動(dòng)一個(gè)包括10幾個(gè)服務(wù)器集成的服務(wù)端只需要不到4S）。而活躍的開源社區(qū)也提供了大量的第三方模塊。
作為Pomelo游戲開發(fā)的入門導(dǎo)引，本文的重點(diǎn)將放在游戲基礎(chǔ)架構(gòu)的搭建上，因此本文將主要介紹下面三個(gè)方面的內(nèi)容：游戲服務(wù)端的構(gòu)建，與客戶端的通訊，服務(wù)器的擴(kuò)展。
本文的參考示例
我們使用demo Treasures作為本文的參考示例，游戲的截圖如下：
從上圖可以看出，在treasures中，玩家會(huì)進(jìn)入一張遍布寶物的地圖中，通過拾取寶物來獲得積分。所有玩家的積分在右上角會(huì)有一個(gè)排名。下面是這個(gè)demo的關(guān)鍵點(diǎn)：
- 每個(gè)玩家的行動(dòng)對(duì)其他玩家來看都是實(shí)時(shí)的。
- 在獲取寶物時(shí)積分會(huì)更新積分榜，這個(gè)更新對(duì)所有玩家實(shí)時(shí)可見。
- 寶物會(huì)定時(shí)刷新。
相對(duì)于一般的的MMO RPG，這個(gè)demo顯得十分簡陋：沒有持久化，沒有戰(zhàn)斗，沒有AI。。。但是，其中實(shí)現(xiàn)了MMO RPG中最核心的亮點(diǎn)功能：一個(gè)可以容納多個(gè)在線玩家的游戲場景，以及玩家之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)。那些功能的確實(shí)可以讓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰明確，成為一個(gè)非常好的項(xiàng)目導(dǎo)引。
搭建游戲服務(wù)端
由于游戲邏輯十分簡單，我們后端采用一臺(tái)單獨(dú)的場景服務(wù)器來運(yùn)行整個(gè)游戲邏輯，同時(shí)加入一臺(tái)連接服務(wù)器來承載用戶連接，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下：
下面，我們就按照這個(gè)設(shè)計(jì)來搭建游戲服務(wù)端。
編寫場景服務(wù)
游戲場景是玩家所處的虛擬環(huán)境，而場景服務(wù)器就是游戲場景在服務(wù)端的抽象，根據(jù)游戲類型和內(nèi)容的不同，場景服務(wù)器的復(fù)雜程度也會(huì)千差萬別。在我們的例子中，場景的構(gòu)成十分簡單：一張開放的游戲地圖，地圖中的玩家，以及定時(shí)刷新的寶物。
首先，作為一個(gè)場景服務(wù)器，需要能夠儲(chǔ)存用戶和寶物的信息，這里我們直接使用一個(gè)放在內(nèi)存中的map來儲(chǔ)存場景中的所有實(shí)體，同時(shí)，我們將所有場景中的實(shí)體都抽象為一個(gè)Entity對(duì)象，放在這個(gè)map中。
為了能夠操縱這些數(shù)據(jù)，還需要暴露出對(duì)外接口，我們使用的接口有下面三種：
- 初始化的接口:我們在init方法中會(huì)設(shè)置場景信息，配置參數(shù)等,并啟動(dòng)場景中的時(shí)鐘循環(huán)。
- 實(shí)體訪問接口：如AddEntity和RemoveEntity接口等，我們使用這些接口來訪問和修改場景中的實(shí)體。
- 刷新場景中的寶物：當(dāng)滿足條件時(shí)，外部事件會(huì)調(diào)用該接口來刷新地圖中的寶物。
我們通過一個(gè)無限循環(huán)的tick來驅(qū)動(dòng)場景服務(wù)，在每一個(gè)tick中會(huì)更新場景中所有實(shí)體的狀態(tài)信息，我們最終設(shè)計(jì)如下：
搭建場景服務(wù)器
在完成場景服務(wù)的代碼之后，我們還需要提供一個(gè)場景服務(wù)運(yùn)行的平臺(tái)，在Pomelo中，我們通過搭建一個(gè)場景服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)。
Pomelo中的服務(wù)器分為兩類，負(fù)責(zé)承載用戶連接的前端服務(wù)器和運(yùn)行邏輯的后端服務(wù)器。作為負(fù)責(zé)核心邏輯的場景服務(wù)器，自然是屬于后端服務(wù)器，因此，我們在/game-sever/config/server.json中加入以下配置：
"area": [ {"id": "area-server-1", "host": "127.0.0.1", "port": 3250, "areaId": 1} ]
其中的“area”是我們?yōu)閳鼍胺?wù)器類型所起的名稱，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)容就是場景服務(wù)器的列表，可以看出，現(xiàn)在我們只加入了單臺(tái)場景服務(wù)器。與聊天服務(wù)器相比，場景服務(wù)器的配置并沒有明顯區(qū)別，只是多了一個(gè)areaId的屬性。我們使用這一屬性來標(biāo)明這個(gè)場景服務(wù)器對(duì)應(yīng)的場景id，我們的建議設(shè)計(jì)是一個(gè)游戲服務(wù)器對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的游戲場景，這樣可以大大減少場景管理的開銷，并提高單場景的負(fù)載能力。Pomelo中每一個(gè)服務(wù)器就是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，相對(duì)于一個(gè)場景服務(wù)的開銷，單獨(dú)的服務(wù)器造成的開銷是可以接受的。當(dāng)然，這只是建議設(shè)計(jì)，框架本身完全支持一個(gè)游戲服務(wù)器對(duì)應(yīng)多個(gè)游戲場景的設(shè)計(jì)。開發(fā)者可以根據(jù)具體的應(yīng)用情況調(diào)整場景服務(wù)器的配置，通過加入場景管理邏輯，實(shí)現(xiàn)一個(gè)場景服務(wù)器和場景之間的自由配置。
啟動(dòng)場景服務(wù)
在加入場景服務(wù)器之后，我們還需要對(duì)服務(wù)端的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行配置，在場景服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行對(duì)應(yīng)的場景服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們需要在app.js中加入如下配置：
app.configure('production|development', 'area', function(){ var areaId = app.get('curServer').areaId; area.init(dataApi.area.findById(areaId)); });
app.configure方法用來對(duì)指定的服務(wù)器進(jìn)行配置，包括三個(gè)參數(shù)，前兩個(gè)參數(shù)分別是運(yùn)行環(huán)境和服務(wù)器類型的filter，第三個(gè)參數(shù)是在滿足前面兩個(gè)filter的情況下需要運(yùn)行的代碼。在上面的配置中，第一個(gè)參數(shù)"production|development"表示是針對(duì)線上和開發(fā)兩種環(huán)境，之后的‘area’參數(shù)表示的是針對(duì)area服務(wù)器類型。 關(guān)于app.js初始化的更多內(nèi)容，見 其中的標(biāo)志位“frontend：true”表示這是一個(gè)前端服務(wù)器，“clientPort：3010”則表示該服務(wù)器對(duì)外暴露前端。對(duì)于前端服務(wù)器，在啟動(dòng)時(shí)就會(huì)默認(rèn)加載連接組件，因此我們不需要在app.js中進(jìn)行額外的配置。在pomelo 0.3中，如果需要使用原生websocket等非默認(rèn)的連接方式，則需要在app.js中加入相應(yīng)配置。在客戶端，我們在啟動(dòng)時(shí)連接對(duì)應(yīng)的接口，就可以建立起與服務(wù)端的連接。
處理客戶端請求
Pomelo中，我們提供了兩種客戶端向服務(wù)端發(fā)送請求的方法，request/response模式和notify模式。
request/response 模式與web中的請求模式相似，是標(biāo)準(zhǔn)的請求/響應(yīng)模式，對(duì)于客戶端的一個(gè)請求，服務(wù)端會(huì)給出一個(gè)響應(yīng)。以玩家的移動(dòng)為例，當(dāng)需要移動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)送一個(gè)請求給服務(wù)端，服務(wù)端會(huì)驗(yàn)證客戶端的請求，并返回結(jié)果客戶端，下圖是具體請求流程：
最上面的是客戶端代碼，在這里，我們向服務(wù)端發(fā)送一個(gè)移動(dòng)請求。 之后，服務(wù)端會(huì)根據(jù)請求的route（area.playerHandler.move）找到對(duì)應(yīng)的處理方法（/game-server/area/handler/playerHander.move），然后調(diào)用該方法來處理客戶端的請求。當(dāng)處理完成之后，會(huì)并在next方法中傳入處理結(jié)果，結(jié)果會(huì)發(fā)回客戶端，并作為回調(diào)函數(shù)的參數(shù)傳回。
notify模式的運(yùn)行流程與request/response類似，只是當(dāng)服務(wù)端處理請求后不會(huì)發(fā)送任何響應(yīng)。客戶端通過pomelo.notify方法來發(fā)出notify請求，notify請求的參數(shù)與pomelo.request相似，只是不需回調(diào)函數(shù)，notify方法的實(shí)例如下：
``` pomelo.notify('area.playerHandler.pick', params); ```
服務(wù)端消息推送
與web服務(wù)不同，game服務(wù)端會(huì)有大量的推送消息，要實(shí)現(xiàn)這一功能，我們使用pomelo中的push模式來實(shí)現(xiàn)。下圖以“move”為例，展示了服務(wù)端的推送流程：
Treasures中的廣播功能是通過一個(gè)全局的channel來實(shí)現(xiàn)的，在游戲中的所有玩家在加入游戲后都會(huì)加入一個(gè)全局的channel中。當(dāng)需要廣播消失時(shí)，服務(wù)端就會(huì)調(diào)用這個(gè)全局的channel來對(duì)所有用戶進(jìn)行消息推送。
擴(kuò)展游戲服務(wù)端
在前面兩節(jié)中，我們使用pomelo搭建了一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的游戲服務(wù)器。在這一節(jié)中，將介紹如何使用Pomelo來對(duì)服務(wù)端進(jìn)行擴(kuò)展，搭建分布式的游戲服務(wù)。
由于游戲服務(wù)器的復(fù)雜性，像web服務(wù)器簡單的水平擴(kuò)展是不現(xiàn)實(shí)的，而根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯的不同，不同的服務(wù)器也有著不同的擴(kuò)展方案。因此我們分別以前面介紹的連接服務(wù)器和場景服務(wù)器為例，來對(duì)他們進(jìn)行擴(kuò)展。
連接服務(wù)器的擴(kuò)展
連接服務(wù)器作用是負(fù)責(zé)維護(hù)所有客戶端的連接，負(fù)責(zé)客戶端消息的接受和推送，在MMO RPG中，連接服務(wù)器往往是性能的熱點(diǎn)之一，因此對(duì)連接服務(wù)器的擴(kuò)展對(duì)于提高系統(tǒng)負(fù)載有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在例子treasures中，我們通過加入一個(gè)負(fù)載均衡服務(wù)器（gate服務(wù)器），來實(shí)現(xiàn)連接服務(wù)器的擴(kuò)展：當(dāng)客戶端登錄時(shí)，會(huì)首先連接gate服務(wù)器，來分配一個(gè)連接服務(wù)器，之后，客戶端會(huì)斷開與gate服務(wù)器的連接，在與其對(duì)應(yīng)的連接服務(wù)器建立連接，如下圖所示：
要實(shí)現(xiàn)這一功能，在服務(wù)端，我們首先要在server.config中加入新的前端服務(wù)器，代碼如下：
``` "gate": [ {"id": "gate-server-1", "host": "127.0.0.1", "clientPort": 3014, "frontend": true} ] ```
之后，在gate服務(wù)器上編寫對(duì)應(yīng)的負(fù)載均衡接口，在例子中，我們采用了使用uid的crc值對(duì)服務(wù)器數(shù)目取模的方式,代碼如下:
``` module.exports.dispatch = function(uid, connectors) { var index = Math.abs(crc.crc32(uid)) % connectors.length; return connectors[index]; }; ```
最后，在客戶端加入對(duì)應(yīng)的連接代碼，就完成了對(duì)連接服務(wù)器的擴(kuò)展。 在我們的例子中只用到了兩臺(tái)連接服務(wù)器，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境，編寫自己的負(fù)載均衡算法，加入更多的連接服務(wù)器。
場景服務(wù)器的擴(kuò)展
與連接服務(wù)器不同，場景服務(wù)器中包含著大量的狀態(tài)信息，如果對(duì)單一的場景進(jìn)行擴(kuò)展，需要復(fù)雜的同步機(jī)制和大量遠(yuǎn)程調(diào)用。因此，在Pomelo中，我們的場景擴(kuò)展是通過加入新的場景來進(jìn)行的。 在設(shè)計(jì)游戲時(shí)，整個(gè)世界就被分為多個(gè)不同的場景。而在服務(wù)器端，一個(gè)場景則與一個(gè)獨(dú)立的場景服務(wù)器相對(duì)應(yīng)，場景服務(wù)的擴(kuò)展可以通過加入新的場景來完成。下面，就以treasure為例，介紹一下場景服務(wù)的的擴(kuò)展方法： 因?yàn)閳鼍皵U(kuò)展是通過加入新的場景來完成的，所以首先要在server.json中加入新的場景服務(wù)器：
在加入場景服務(wù)器之后，我們還要保證發(fā)往場景服務(wù)器的請求可以被分發(fā)到正確的場景去。而Pomelo中，對(duì)于同一類型的服務(wù)器，默認(rèn)的分法方法是采用隨機(jī)分配的方式，這是不能滿足我們要求的。因此，我們需要加入自己的路由算法，流程如下：
首先，我們編寫了新的路由算法：根據(jù)用戶所屬的場景id進(jìn)行投遞。之后，我們在app.js中使用app.route方法來將我們的路由算法配置為針對(duì)area服務(wù)器的默認(rèn)方法。app.route方法接受兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是需要自定義route的服務(wù)器類型，第二個(gè)參數(shù)就是具體的路由算法。我們分別將‘area’服務(wù)類型和我們編寫的算法傳入，就可以實(shí)現(xiàn)自定義的路由功能了。
跨平臺(tái)客戶端
除了原有的JS客戶端之外，pomelo還提供了多種其他的客戶端，而不同的客戶端可能會(huì)對(duì)應(yīng)著不同的長連接協(xié)議。但是經(jīng)過pomelo封裝之后，在Pomelo服務(wù)端，不同客戶端在連接上連接上是完全對(duì)等的。因此，你可以使用pomelo框架實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)聯(lián)機(jī)對(duì)戰(zhàn)的（前提是你開發(fā)了針對(duì)多個(gè)平臺(tái)的游戲客戶端）。
最終架構(gòu)
經(jīng)過擴(kuò)展后，我們的最終服務(wù)器架構(gòu)如圖所示：
總結(jié)
在本文中，我們介紹了如何使用Pomelo框架來構(gòu)建了一個(gè)包括連接服務(wù)器和場景服務(wù)器的MMO RPG服務(wù)端。并介紹了如何使用pomelo特性，來對(duì)游戲服務(wù)端進(jìn)行擴(kuò)展，并構(gòu)建出了一個(gè)分布式的MMO RPG服務(wù)。 但是，這只是游戲服務(wù)端開發(fā)中最為基礎(chǔ)的部分，MMO RPG中很多基礎(chǔ)功能在這里都沒有實(shí)現(xiàn)，如數(shù)據(jù)持久化，AI控制，尋路系統(tǒng)等。在下面的文章中，我們會(huì)進(jìn)一步介紹Pomelo在游戲開發(fā)中的應(yīng)用。
參考示例
撿寶demo
Pomelo啟動(dòng)流程
Pomelo框架
posted on 2016-03-14 09:14
思月行云 閱讀(402)
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