上篇文章《游戲開發(fā)經(jīng)驗談（一）：游戲架構(gòu)里隱藏的五個坑及其應(yīng)對方案》，我們主要講解了游戲架構(gòu)設(shè)計當(dāng)中隱藏的一些坑及其應(yīng)對方案，錯過的小伙伴可以點擊鏈接回溯之前的內(nèi)容。本期內(nèi)容，將會重點介紹對戰(zhàn)類全球服游戲的設(shè)計思路與技術(shù)實現(xiàn)。

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對戰(zhàn)類游戲的設(shè)計思路

協(xié)議的選擇

游戲設(shè)計之初，需要決定選擇哪種協(xié)議來進行通訊。對于對戰(zhàn)類游戲來說，首先推薦的肯定是UDP。

盡管UDP對開發(fā)基礎(chǔ)有較高的要求，需要開發(fā)者自己實現(xiàn)傳輸成功檢驗、重傳以及可靠性保證等，但相對于低開發(fā)成本的TCP，UDP在效率和時效性上都有極大的優(yōu)勢，它可以根據(jù)業(yè)務(wù)特性進行短間隔重傳，或者直接發(fā)送復(fù)數(shù)包來提高弱聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的成功率。

此外，相比于UDP的低延時，TCP的重傳時間是秒級，對于對戰(zhàn)類游戲來說，TCP的重傳速度無疑會造成非常糟糕的玩家體驗，雖然有BBR一類的技術(shù)，但也僅僅只能實現(xiàn)更高效的帶寬利用，對于實際業(yè)務(wù)響應(yīng)效率沒有特別大的提升。

當(dāng)然，除了技術(shù)角度分析，公司的實際情況也是需要納入考慮的重要的一環(huán)。總體來說，COC、KOA(阿瓦隆之王)等地圖類少交互的游戲用TCP是沒有問題的，而CR（皇室戰(zhàn)爭）、自由之戰(zhàn)、全民槍戰(zhàn)、槍林彈雨，這類MOBA、FPS等強聯(lián)網(wǎng)需求的對戰(zhàn)游戲，UDP基本是必備的。

同步機制

幀同步:快節(jié)奏、同時希望降低服務(wù)器不必要負載的對戰(zhàn)類手游，幀同步是不二的選擇。幀同步的好處是可以精減上傳信息，只是做一些簡單的數(shù)據(jù)匯總上報，需要的帶寬非常少。
狀態(tài)同步:安全性很高，但狀態(tài)同步需要的帶寬量遠大于幀同步，而全球服游戲本身面臨著非常嚴(yán)峻的全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，甚至很多情況下需要專線來解決網(wǎng)絡(luò)問題，這時候，網(wǎng)絡(luò)開銷將是比較大的成本。
簡而言之，一句話：如果你想做全球服游戲，請務(wù)必學(xué)會幀同步。

最后，簡單說一下對戰(zhàn)游戲的幾點特性：1）因為采用UDP和幀同步，數(shù)據(jù)包交互包量巨大；2）玩家快照和幀數(shù)據(jù)保存需要高性能大容量的內(nèi)存存儲；3）網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定要求高；4）架構(gòu)主要以模塊化為主，有的甚至可以兩地三中心容災(zāi)，需要敏捷部署。

總體來說，對戰(zhàn)類游戲?qū)ο到y(tǒng)架構(gòu)有較高的要求。而云平臺產(chǎn)品，正是為幫助用戶解決這些問題而存在的。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

那么，我們是如何為對戰(zhàn)類強聯(lián)網(wǎng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)支撐的呢？首先，在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面，我們采用自建的BGP及自有AS號，直接和電信聯(lián)通移動等運營商進行路由對接。相比于找中間商，這種方式在網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量、故障容災(zāi)能力以及高可用上，都有更好的保障。

此外，我們將機房和網(wǎng)絡(luò)進行了分離，網(wǎng)絡(luò)出口各自獨立，通過不同的物理路徑走到不同的出口POP點，這里的POP點就是UCloud自建BGP和運營商建立連接的地方，最底層是可用區(qū)，也就是傳統(tǒng)意義上的機房。當(dāng)用戶在UCloud平臺部署的時候，就是利用了可用區(qū)的架構(gòu)。

這種方式可以將所有的機房資源池化并通過專線打通內(nèi)網(wǎng)，為用戶免費提供相同地區(qū)不同機房間的網(wǎng)絡(luò)互通，方便用戶實現(xiàn)跨機房高可用的容災(zāi)架構(gòu)，同時多POP點也可以規(guī)避物理路徑問題或者運營商本地城域網(wǎng)故障（比如北京本地）帶來的影響，保證機房出口的持續(xù)高可用。

基于UCloud云平臺的游戲架構(gòu)示例

下圖是一個基于UCloud云平臺的全球服游戲架構(gòu)，首先，數(shù)據(jù)存儲層直接使用了高可用數(shù)據(jù)庫和Redis來降低運維成本，并保證業(yè)務(wù)可用性；后端在原生產(chǎn)品的邏輯上，對諸如半同步等功能進行了自研強化，在不改變?nèi)魏斡脩羰褂昧?xí)慣的情況下，強化數(shù)據(jù)一致性、安全性、以及查詢性能。

此外，服務(wù)器區(qū)域采用整體框架集群+高性能負載均衡的接入模式，TCP四層報文轉(zhuǎn)發(fā)，保證大并發(fā)下的性能可靠；而對戰(zhàn)服務(wù)器采用了注冊機制，房間管理服務(wù)器為主從高可用，由于對戰(zhàn)采用了UDP+幀同步的模式，包量可能會達到5W-8W甚至更多，因此直接采用了網(wǎng)絡(luò)增強云主機來承載。

在全局層面，數(shù)據(jù)庫和負載均衡器都采用了UCloud跨可用區(qū)容災(zāi)的高可用產(chǎn)品和集群，業(yè)務(wù)服務(wù)器在我們的D/E兩個可用區(qū)對半部署，保證業(yè)務(wù)的機房級容災(zāi)能力。

根據(jù)對戰(zhàn)游戲的特性，簡單總結(jié)下對戰(zhàn)游戲架構(gòu)設(shè)計需要注意的幾個點：1）服務(wù)集群化。如果要做全球化對戰(zhàn)游戲，服務(wù)器需要集群高可用，如果是滾服模式，運維成本以及玩家跨服對戰(zhàn)成本將會非常高；2）服務(wù)模塊化。功能拆分時便于管理擴容，并且大化利用效率節(jié)省成本；3）業(yè)務(wù)自動化。幫助降低運維成本，在業(yè)務(wù)突發(fā)的情況下能夠快速擴容提升敏捷性。

全球服技術(shù)實現(xiàn)

全球服游戲?qū)⑴c人斗的主旨放大化，隨著國戰(zhàn)以及其他國別特性玩法的加入，基于全球服的對戰(zhàn)游戲能夠很好地激發(fā)玩家的歸屬感，提升玩家對游戲的黏著度和對戰(zhàn)積極度。落實到技術(shù)層面，相比于分區(qū)對戰(zhàn)游戲，全球服對戰(zhàn)游戲的實現(xiàn)難度要高上許多，主要在于以下三點：

網(wǎng)絡(luò)： 對戰(zhàn)類游戲模式不同對于網(wǎng)絡(luò)性能的要求不同，但為了保證傳輸性能，普遍會選用UDP協(xié)議實現(xiàn)業(yè)務(wù)可靠傳輸；
代碼： 核心架構(gòu)可能同分區(qū)的對戰(zhàn)游戲沒有特別大的區(qū)別，但是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、部署架構(gòu)模式、網(wǎng)絡(luò)延遲等情況下需要考慮更多；
架構(gòu)： 不管是集中部署還是分布式部署，架構(gòu)的本地承載量、模塊化設(shè)計都要考慮應(yīng)對全球玩家涌入的問題。

網(wǎng)絡(luò)

我國實際出口的公網(wǎng)主要有電信163、聯(lián)通、移動以及電信CN2四大類，總帶寬方面電信是大的，聯(lián)通次之，移動最小。就實際利用率來說，電信163出口常年擁堵，可用率不足80%，聯(lián)通移動情況稍好，但是由于本身出口量較小，應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)波動的能力不容樂觀。

CN2是電信專門為企業(yè)級客戶開通的國際出口，這也是中國當(dāng)前最優(yōu)的國際出口網(wǎng)絡(luò)，但即便是CN2也并非完全穩(wěn)定，根據(jù)監(jiān)控記錄顯示，CN2鏈路每月仍然會有幾次較長時間的抖動，如果正好趕上游戲大推依然會有風(fēng)險。

最保險的方案就是使用專線，專線具有SLA和可用性保證，并具有高穩(wěn)定、低延遲、零丟包等特性，但是成本相對公網(wǎng)會高上許多。

UCloud在海外采用的同樣是自有BGP技術(shù)，并且基于BGP+海外專線，保證最優(yōu)的訪問質(zhì)量，其基于路由的定位準(zhǔn)確度遠高于CDN的智能DNS。

此外，在運維和產(chǎn)品保障方面，我們將國內(nèi)的模式復(fù)制到了海外，并且根據(jù)不同的機房情況和地區(qū)特性進行了優(yōu)化，將海外的機房架構(gòu)和云產(chǎn)品架構(gòu)在全局上和國內(nèi)同步，以保證客戶體驗的一致性和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)性。

代碼

此前，我們接觸過一個用戶，他們希望獲得一個有保障的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化加速方案來實現(xiàn)全球服，并且要求整個加速過程對業(yè)務(wù)無感知無侵入。簡而言之，就是在不更改任何的代碼的前提下，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)加速。為此我們進行了系列技術(shù)調(diào)研和方案設(shè)計，PathX方案由此誕生。

前期的設(shè)計實現(xiàn)上，我們針對三四層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)以及基層代理這兩種方式進行了深入調(diào)研，調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，采用基層代理的方式會中斷TCP連接，同時，在使用的過程中還會出現(xiàn)業(yè)務(wù)無法轉(zhuǎn)發(fā)的情況，也就是所謂的“假死”。通過對比，最終我們選擇了三四層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的方案，并且做一個比較廣的協(xié)議支持架構(gòu)。

后續(xù)，我們也針對CR的UDP對戰(zhàn)需求進行了迭代，在原有的基礎(chǔ)上融合DPDK和高包量技術(shù)，設(shè)計了UDP+幀同步高包量業(yè)務(wù)的承載轉(zhuǎn)發(fā)模式。隨著全球服時代的到來，我們將這些特性迭代進PathX產(chǎn)品，如今已經(jīng)是2.0的版本了。

架構(gòu)

全球服情況下，海量用戶數(shù)據(jù)需要集中的接入、處理和分析，而在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，Hadoop是當(dāng)仁不讓、最經(jīng)濟的大數(shù)據(jù)解決方案，但是Hadoop的使用門檻非常高，需要至少7-8人的維護團隊。而相對使用簡單的的普通數(shù)據(jù)庫如MySQL集群等，在性能和性價比上都不是非常理想。

為了解決用戶的高性能大數(shù)據(jù)分析需求，我們研發(fā)了數(shù)據(jù)倉庫解決方案UDW，UDW基于PostgreSQL研發(fā)，具有PB級別的高性能數(shù)據(jù)存儲能力，此外，我們根據(jù)用戶的不同需求區(qū)分了存儲密集型和計算密集型，可分別用于數(shù)據(jù)量大或者對計算實時性要求較高的場景。

下圖是一個比較標(biāo)準(zhǔn)的全球服游戲架構(gòu)圖。首先，用戶在美國部署核心業(yè)務(wù)服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)庫、玩家節(jié)點、大數(shù)據(jù)、登錄服等。然后通過全球加速方案，為玩家提供一個質(zhì)量穩(wěn)定的游戲服務(wù)。有的用戶如FPS類的游戲廠商，會在海外額外部署一個小的微型節(jié)點，用來保證對玩家的最小延遲和穩(wěn)定性。

架構(gòu)設(shè)計中，還有一個比較重要的點是關(guān)鍵幀的使用限制，關(guān)鍵幀和游戲預(yù)判會嚴(yán)重影響用戶對游戲的要求。比如用戶要求延遲控制在60毫秒以內(nèi)，那么對于60毫秒以上延遲的地區(qū)，游戲是無法覆蓋的，超過60毫秒的玩家就會直接掉線。

在部署全球服游戲的時候，除了要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲對玩家的影響，玩家集中涌入對對戰(zhàn)的影響等問題之外，還要測算出符合游戲要求的核心節(jié)點、不同區(qū)域玩家的最佳訪問路徑、哪個區(qū)的玩家可以連接到哪里的服務(wù)器等等，這是問題都需要在游戲設(shè)計前期就規(guī)劃好。

全球服游戲設(shè)計的一些想法和建議

云商、研發(fā)、運維這三者雖然分工不同，但都是項目組不可或缺的重要組成。以我過往的經(jīng)驗，運維和研發(fā)之間在項目前期的交流通常都非常少，這樣就會導(dǎo)致出現(xiàn)故障時，大家經(jīng)常相互“甩鍋”，運維工程師覺得是代碼的問題，而開發(fā)則認(rèn)為是運維做得不夠好，這對于游戲項目來說是百害而無一利的。

從項目的角度，建議云商、研發(fā)、運維這三者能夠做到互相深入合作，云商能夠針對游戲用戶的訴求，提供最合適的產(chǎn)品和解決方案；運維是保證整個游戲長遠穩(wěn)定運行的核心人員，業(yè)務(wù)如何做到高可用、如何能夠在后期便捷的進行維護，這些都是運維非常擅長的領(lǐng)域；而研發(fā)是整個項目能夠?qū)崿F(xiàn)的基石，代碼的實現(xiàn)思路會很大程度上固化一個游戲的運維方式。

在項目建設(shè)前期，三方都不應(yīng)局限于自己的領(lǐng)域，互相協(xié)作開放。在項目允許的情況下，研發(fā)設(shè)計框架時可以聯(lián)合運維、公有云的架構(gòu)人員一同評估游戲的實現(xiàn)方式，盡量在前期考慮到系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性以及抗壓性等問題，這樣才能從技術(shù)角度避免很多不必要的彎路或者錯漏，比如上篇文章所說的中心服單點問題，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的長遠發(fā)展。

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文章標(biāo)題：游戲開發(fā)經(jīng)驗談（二）：對戰(zhàn)類全球服游戲的設(shè)計與實現(xiàn)-創(chuàng)新互聯(lián)
文章網(wǎng)址：http://www.rwnh.cn/article32/dscgsc.html

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