漫谈游戏服务器架构

谈架构，先聊聊游戏业务特点。

1 、难点在于时间复杂度是以N ^ 2 进行增长的，以平方的级别增长的。具体业务展示为，如移动， 一个人移动要通知其他人，N个人移动就是N * (N - 1), 以平方级别增长的。如世界聊天等。所以很多游戏采取分服分线的策略。当然还有风险问题，现在的用户成本居高不下，一千人的服务器的成本都就上万了，出点技术问题，一个服流失点人都能亏几千，几万，人数攀上去风险太高。

2 热点问题。具体业务展示为，攻城战，帮会战等。策划的业务需求，人多热闹，特别了设定场景人能重叠，就更甚了。跟12306火车订票的问题有点像，只是数量级不在一个级别而已。不过有个问题就是客户端承受不了，手机同屏100不到就不行了，网页flash同屏也就200来人卡得飞起，客户端倒是能达上千。然而游戏服务器做上千同屏问题不大。

3 、高响应速度，基本需要在50ms以下的响应速度。因为加上网络延迟就能到100ms, 玩过lol或者王者荣耀，当延迟超过100ms会有卡顿感，过了200ms,很多都没法玩的了。很多别的领域甚至能到达秒级别响应就好，但游戏不行。不过游戏的业务里并不是全部都要求高响应的，高响应的主要在场景同步上，主要在移动，战斗上面，玩家响应速度会有最直观的感受，但对于一些公会申请之类的，那些的响应需要更偏向传统领域，1秒也是能接受的，但最好还是都在500ms一下。当然不同游戏类型的响应速度的要求不一样。当年做传奇，移动间隔是550ms,所以其实不超过200ms也是可以的，到500ms,就是一步一卡了。当然或许就是使用物品什么的会有一些稍稍的卡顿感。

4 、数据一致性要求高。这块是接近电商，金融的需求。物品因为某些原因，如bug, 突然多的，玩家会去刷，破坏游戏平衡，少了会导致用户流失。包括在数据丢失的时候，也得数据一致。毕竟有可能就是刚好冲了值，结果数据一丢，冲的钱没有了。

5 、数据安全这块，倒是不太重。允许丢失数据，正如社交能丢失聊天记录。但不能太长，最多也就是5分钟，因为太长玩家会有白玩的感觉。当然最好就是不丢，但在灾难面前，丢5分钟数据真的是小事，以前在9377的时候，有丢了1，2个月数据的事件。前段时间，还有腾讯云还把别人公司的数据全丢了，关键是数据一致性。

6 、写数据比读数据多。在所有的业务当中，移动是占据98%比重，移动一次得记录下坐标。所以，写比读多。

7 、数据量比较小，一个服的数据，运行一个月导出来，可能就是几百M顶天了，不过这个更多是因为单服人数的关系。最后一个服平均就是100来人。

8 、游戏服务器的是有状态的，重启玩家会掉线，有Bug需要极速修复，而且不允许轻易重启。因为写比读多，而且还是多太多，所以一般都得做缓存，重启会导致缓存丢失。不像一些领域可以数据都存数据库，让服务器无状态，随时重启。

9 、跨服，合服需求

其他的需求就跟别的领域差不多

1 、开发效率，协作效率，上手难度

2 、线上查Bug，容错能力

3 、宕机处理,容灾

现在开始聊聊解决方案

1 、计算时间复杂度这个问题，其实一般采取同屏广播，集中分发就可以解决。甚至不处理都可以，因为更多时候是客户端限制，用户量没到那个位置。当然哪怕是到一定量的用户量(起码单服上万)才需要考虑这种问题。当然根本解决这个问题的方法是做集群，就是同时几台机器承载同一张地图的场景运算就行了（当然这里也有一些坑跟问题，方案最多上限估计在100万，因为带宽先炸了）。但是最关键还是一个，成本问题。互联网创业有个基础是边际成本为0，或者是在用户量大接近0。然而这种方式是边际成本会越来越高。所以基本上采取分服分线的策略

2 、热点问题，业务需求，没法解决。

3 、高响应，一般游戏至少30帧，每帧30ms。但其实服务器真不需要让响应时间到30ms, 一般玩家一个动作就是10几帧，最少都有8帧,在动作结束前响应就行。100ms以下基本ok,除了一些像王者荣耀那种，需要高精度的，可能特殊处理。

4 、数据一致性，其实在比较常规，一般采取事务处理解决

5 、数据安全这块，一般采取宕机写入数据，一般不会丢数据，除非是有硬件损坏，或者系统崩溃。一般不会丢，而且最多也只会丢5分钟数据。

6 、写数据比读数据多。这个其实也比较常规，一般采取缓存解决。

7 、游戏服务器的是有状态的，这个很多时候我们会采取热更新。以前甚至是直接把业务接口设计成插件，进行动态库重新加载的处理。还有快速重启这些策略

8、 跨服，其实数据访问的问题，还有一致性的问题。

9 、开发效率，协作效率，上手难度。服务器框架采取很多都是面向接口+面向对象，以保证协作，以及开发效率

10 、线上查Bug,一般就是日志 + core dump，还有一些监控工具，如top之类的。

11 、宕机一般就是安全关服，做各种数据保存。当然还有数据库宕机这些处理，业务拆分成分布式，进行进行分区容灾。

结果总体看来，数据的问题，线上查错，容灾，热更这些才是重点问题。而事实上在以前，会有网络问题，因为epoll跟iocp还没有出现，大家还用的select, 著名的c10k问题，所以架构上都会有网关的设定。还有就是这10年计算机的性能翻了很多倍，著名的摩尔定律了解一下，当年单机做1000人都是问题。现在都是不是问题。现在单线程 + 无阻塞队列，都能达到2000+，如果用上一些高频的机器，甚至可能达到5000人。以前很多的问题都不是问题了。

接着介绍一些架构具体的方案。

单线程 + 无阻塞队列

这个架构的重点在于业务线程不能有阻塞，其他IO异步，一些重计算的，排行榜(堆排序)，聊天(ac自动机)等需要特殊算法进行优化，或分布式架构，拆分出来。

当然可能会遇到一些问题

1、 无锁编程(并不是必要，可以简单队列处理)

2 、多线程死锁问题

3、 跨服会比较麻烦，因为架构耦合比较严重，一般建个新服做为跨服，进入跨服数据同步过去，等退出跨服，再把数据反向同步回来

4 、单点问题，一旦不可用，就是整体不可用

特意说一下这个,这个的设计的目的是为了实现服务器无状态，把状态存进去redis里面，主要游戏服务器基本都是有状态的，需要保存一些状态的数据。当然有些类别可以做成无状态，如卡牌。不保存状态，就能实现快速重启，数据，逻辑分离好处多多。但并不是所有业务都能用，redis在单链接大概在2万qps，多链接确实能到10万qps。对于大部分业务是可以的，很多都是低频业务，但对于一些高频的，同屏100人用这个扛不住的。

分布式架构

这个架构的重点在于服务器拆分，一般按着业务，数据一致性进行拆分。

当然也会遇到一些问题

1 分布式数据一致性问题（最麻烦的问题，虽然说有通用方案，就是做分布式事务，采用最终一致性进行妥协，但很多公司的做法是不理，因为麻烦，通过把数据冗余尽量把分割的功能合在一起，策略采取先扣除，出问题，客服人工补）

2 调用链问题，因为功能割裂，有些时候问题查找麻烦（日志跟踪麻烦，因为功能割裂，日志分布在不同的服务器上）

3 运维的工作量剧增，或许需要开发一些额外的工具

4 单点问题不可用（网络不可用，机器不可用）

5 一些特殊的业务得做冗余设计，做缓存系统

其实可以明显对比，分布式架构要做要解决的问题会相堆比较多，所以有足够的人力才去做,所以这也是个考量的要素之一。

当然不同游戏类型，架构会稍微不一样，简单介绍一下

mmorpg 前面说过服务器拆分是依据数据一致性的，在mmorpg中，场景的数据是比较重要的，不像回合制，场景物体与人物，数据同步量比较大，做数据一致性比较麻烦，一般会把场景角色管理合为一体，如在场景捡一个物品，进入背包，人物血量同步,技能同步等。

棋牌游戏，压力会在于各种子游戏跟机器人上面，所以会采取按游戏拆分，每场游戏再进行数据同步，有业务的特殊性，网关规避攻击，规避监管。

架构设计，其实更多是为了解决问题，像一些流行的微服务，其实主要为了是解决在大量人力同时做一个项目，在沟通成本急剧上涨情况下，进行合理拆分，减少沟通成本。

这是一篇总起的文章，因为这些细节的解决方案，都能各自成为一篇文章。篇幅有限。后面会开始说细节。

数据存储策略

mysql的我们需要了解的技术细节

mysql的一些高可用方案

redis的我们需要了解的技术细节

游戏业务上常用的算法

lua热更新思路

地图，场景同步方案

跨服实现

数据一致策略，事务处理

自动化测试搭建

一些编码上的小技巧（防死循环）

一些有趣的设计架构（多租户架构）

更详细架构方案（mmorpg等）

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