幀鎖定算法解決游戲同步
早期 RTS,XBOX360 LIVE游戲常用同步策略,如何才能像單機游戲一樣編寫網(wǎng)游??
算法概念
該算法普遍要求網(wǎng)速RTT要在100ms以內(nèi),一般人數(shù)不超過8人,在這樣的情況下,可以像單機游戲一樣編寫網(wǎng)絡游戲。所有客戶端任意時刻邏輯都是統(tǒng)一的,缺點是一個人卡機,所有人等待。
1.客戶端定時(比如每五幀)上傳控制信息。
2.服務器收到所有控制信息后廣播給所有客戶。
3.客戶端用服務器發(fā)來的更新消息中的控制信息進行游戲。
4.如果客戶端進行到下一個關鍵幀(5幀后)時沒有收到服務器的更新消息則等待。
5.如果客戶端進行到下一個關鍵幀時已經(jīng)接收到了服務器的更新消息,則將上面的數(shù)據(jù)用于游戲,并采集當前鼠標鍵盤輸入發(fā)送給服務器,同時繼續(xù)進行下去。
6.服務端采集到所有數(shù)據(jù)后再次發(fā)送下一個關鍵幀更新消息。
這個等待關鍵幀更新數(shù)據(jù)的過程稱為“幀鎖定”
應用案例:大部分RTS游戲,街霸II(xbox360),Callus模擬器。
算法流程
客戶端邏輯:
1. 判斷當前幀F(xiàn)是否關鍵幀K1:如果不是跳轉(zhuǎn)(7)。
2. 如果是關鍵幀,則察看有沒有K1的UPDATE數(shù)據(jù),如果沒有的話重復2等待。
3. 采集當前K1的輸入作為CTRL數(shù)據(jù)與K1編號一起發(fā)送給服務器
4. 從UPDATE K1中得到下一個關鍵幀的號碼K2以及到下一個關鍵幀之間的輸入數(shù)據(jù)I。
5. 從這個關鍵幀到下 一個關鍵幀K2之間的虛擬輸入都用I。
6. 令K1 = K2。
7. 執(zhí)行該幀邏輯
8. 跳轉(zhuǎn)(1)
服務端邏輯:
1. 收集所有客戶端本關鍵幀K1的CTRL數(shù)據(jù)(Ctrl-K)等待知道收集完成所有的CTRL-K。
2. 根據(jù)所有CTRL-K,計算下一個關鍵幀K2的Update,計算再下一個關鍵幀的編號K3。
3. 將Update發(fā)送給所有客戶端
4. 令K1=K2
5. 跳轉(zhuǎn)(1)

服務器根據(jù)所有客戶端的最大RTT,平滑計算下一個關鍵幀的編號,讓延遲根據(jù)網(wǎng)絡情況自動調(diào)整。
算法演示
我根據(jù)該算法將街機模擬器修改出了一個可用于多人對戰(zhàn)的版本,早期有一個叫做kaillera的東西,可以幫助模擬器實現(xiàn)多人聯(lián)機,但是并沒有作幀鎖定,只是簡單將鍵盤消息進行收集廣播而已,后來Capcom在PSP和360上都出過街霸的聯(lián)網(wǎng)版本,但是聯(lián)網(wǎng)效果不理想。這個算法其實局域網(wǎng)有細就經(jīng)常使用了,只是近年來公網(wǎng)速度提高,很容易找到RTT<50ms的服務器,因此根據(jù)上述算法,在平均RTT=100ms(操作靈敏度1/10秒),情況下,保證自動計算關鍵幀適應各種網(wǎng)絡條件后,就能夠像編寫單機游戲一樣開發(fā)網(wǎng)游,而不需狀態(tài)上作復雜的位置/狀態(tài)同步。

從上圖的演示中可以看到,兩個模擬器進程都在運行1941這個游戲,兩邊客戶端使用了該算法,將邏輯統(tǒng)一在一個整體中。

最后這張圖是運行KOF99的效果圖,兩邊完美同步。