高性能分布式游戏服务器框架

怼烎@ 2022-05-31 13:52 424阅读 0赞

http://blog.csdn.net/dcba2014/article/details/72615487

能够站在巨人的肩膀上，利用前人的研究成果，是最快最有效的方式。开源的游戏服务器有很多，根据我们自身的因素，选择合适的。这样的服务器引擎目前比较活跃的有：KBEngine(c++ + python), scut(c\#/python)，pomelo(nodejs)。

https://www.zhihu.com/question/25720075

## 为什么决定要重新造一个轮子? ##

目前网上优秀的开源游戏服务器框架也不少(当然与web框架比起来就少太多了),但总结起来都各有各的优缺点,下面列出我在选型过程中的一些考量,希望大家能开放的讨论,有不恰当的地方也请指正。

### 首先是开发语言 ###

目前用于游戏服务器开发的主要应该有以下这些语言:

1.  c/c++
    
    优点:
    
    性能很好
    
    开源框架:
    
        skynet
        底层是C 开发语言是lua,
        没有客户端库
        
        kbengine
        底层是C++ 开发语言可以使用C#,Python
        有多个平台的客户端库
2.  C\#
    
    优点:
    
    性能很好
    
    开源框架:
    
        Scut
        底层C#   开发语言是 C#、Python和Lua多种脚本进行开发
        有多个平台的客户端库
        
        Photon
        底层C#   好像是收费的,但毕竟出名
        有多个平台的客户端库
3.  [Python][]
    
    是我最想使用的一种开发语言
    
    1.  开发效率非常高
    2.  支持协程,能开发出高并发性的游戏,而且代码可读性好
    3.  目前有很多游戏公司应该都使用的是Python作为后端游戏服务器开发语言,有相对成熟的案例
    
    缺点:
    
    1.  Python很致命的一个问题是进程不能利用多核,也就是说一个进程只能利用一个CPU进行计算,如果要用多核就需要新开进程,这样会造成服务器的维护成本增加,而且开发项目时所需要考虑的问题也更多
    
    开源框架:
    
        twisted  可以用来做网关服务器
        firefly  应该很早就不维护了
4.  [Java][]
    
    1.  没有找到比较好的开源框架
    2.  对协程支持不够好
    3.  开发效率较低
5.  [JavaScript][]
    
    优点:
    
        1. 语法灵活(这是一把双刃刀,用起来要小心,尤其是团队开发中)
        2. 开源库丰富
    
    缺点:
    
        1. 语法上有一些缺陷
        2. 跟Python一样不支持多核
        3. 对协程支持不够好,地狱回调很可怕,虽然有一些解决方案,但用起来稍微有点别扭
    
    开源框架:
    
        Pomelo 网易出的,安静了一段时间,最近又开始维护了
        有多个平台的客户端库
6.  golang
    
    优点:
    
        1. 性能好,跟C/C++/C#一样编译型语言
        2. 语法比较简单,开发效率也比较高,接近Python
        3. 语言级别支持协程
        4. 单进程支持多核并发计算
    
    缺点:
    
        1. 开源库较少,会golang的开发者比较少
    
    开源框架:
    
        leaf        接触的第一个golang框架,设计不错,但不支持多进程
        没有客户端库,需要自己实现
        cellnet 刚接触,没法评价,但好像它用了callback回调函数的设计,这样的设计在golang应该可以避免

### 游戏框架的不足 ###

结合个人的实际情况,当时我主要的选择从 skynet Pomelo leaf 这三个框架里面来选择

skynet设计思路非常牛逼,看了风云大牛的设计感觉应该是一个高性能,高稳定性的游戏服务器框架,而且有很多产品已经使用上了。   
但个人认为skynet可能也会有以下的两个问题

1.  Actor模式可能对架构能力比较高,不如rpc模式明了
2.  skynet使用第三方网络库的时候可能需要造轮子,要放开膀子开发有些难,跟python tornado的一样,要写出高性能的程序也对开发人员有一定的要求

Pomelo由网易团队开发的,对多进程架构做的非常好,不过由于javascript性能的关系Pomelo的定位也在一些中小型非即时战斗类游戏,经过一段时间的学习和[测试][Link 1],最后还是无奈放弃了

最后经过多方考虑,我选择golang作为开发语言,当时第一个接触的就是leaf,学习开发了一段时间发现了leaf的一些不足

1.  不支持多进程
2.  没有客户端开发库,需要自己造轮子

上面列出来的都是这几个框架的缺点,其实这几个框架都非常优秀,只是不同的需求有不同的要求罢了,希望大家能根据自己实际需求选择最适合自己的框架

### 对游戏服务器框架的想法 ###

自己心里也对游戏服务器框架有一些自己的想法,最终决定造这个轮子。

1.  高性能,支持多核
    
    这在未来开发,扩展,维护会轻松很多,比如Python这样一台服务器跑上百个进程的游戏服务器,维护起来就很让人头疼
2.  支持协程
    
    协程在客户端中应用不大,但在服务器开发中可以发挥极大的威力:
    
    1.  高并发,能最大的利用cpu资源
    2.  异步开发同步化,免去了回调函数设计,避免了地狱回调
3.  支持分布式,但也支持单进程部署
    
    有些框架写一个demo都需要启动多个进程,实际上在项目前期可能一台服务器就能够支持了,我希望实现一个既可以单进程部署又可以分布式部署的框架
    
    1.  单进程能够实现高性能
    2.  分布式部署不用重新设计编码
    
    这个需求的实现主要靠约定,只要开发的时候按分布式环境来开发,代码一般都不需要移植
4.  有丰富的客户端开发库
    
    让开发者专心业务开发,不同再去造轮子了

### mqant框架的架构 ###

mqant就是按照以上的思路设计的,同时设计思路上参考了Pomelo,并且也使用了leaf框架的部分代码。

1.  golang本身支持高性能,支持多核
2.  支持协程   
    因此mqant的RPC通信都可以按同步来写, 例如:
    
        //远程调用 Login模块的getRand方法
        result,err:=m.RpcInvoke("Login","getRand",roomName)
        if err==nil{
            //getRand 调用成功了，再做下面的远程调用
            result,err:=m.RpcInvoke("Login","getName",roomName)
        }
        //上面的调用都执行完了才执行下面的代码
        ....
        
        result 是远程调用成功以后的返回值
        err     是远程调用失败的信息
        
        以上代码非常清晰,跟普通的函数调用基本一样,但如果用回调函数的话,如下:
        
        m.RpcInvoke("Login","getRand",roomName,func(result string,err string){
                if err!=nil{
                    m.RpcInvoke("Login","getName",roomName,func(result string,err string){
                        //调用都执行完了才执行下面的代码
                    })
                }
        })
        ...
3.  支持分布式,但也支持单进程部署
    
    mqant是按模块为单位来划分功能模块的,可以将一组模块放到一个进程来运行,也可以将所有模块放到同一个进程来运行(即单进程模式)
    
    mqant模块间约定按标准的RPC来相互调用
    
    RPC底层分两种模式
    
        1. 基于golang chan的单进程通信
        2. 基于rabbitmq的跨进程通信
    
    RPC会根据模块间的部署情况选用适当的通信方式,以达到在单进程模式下RPC通信的最低性能损耗和最快的响应时间
4.  有丰富的客户端开发库
    
    mqant没有考虑帮开发者造一个客户端开发库,而是选用了目前物联网中非常流行mqtt协议来作为通信协议,mqtt本身就有各个平台的客户端开发库,因此可以直接用mqtt的客户端开发库对接到mqant上来。实现了mqant跨平台通信的要求
5.  KBEngine [http://kbengine.org/][http_kbengine.org]   
    是一款开源的游戏服务端引擎，使用简单的约定协议就能够使客户端与服务端进行交互，使用KBEngine插件能够快速与([Unity3D][], OGRE, Cocos2d, [HTML5][], 等等)技术结合形成一个完整的客户端。   
    服务端底层框架使用c++编写，游戏逻辑层使用[Python][](支持热更新)，开发者无需重复的实现一些游戏服务端通用的底层技术， 将精力真正集中到游戏开发层面上来，快速的打造各种网络游戏。kbengine底层[架构][Link 2]被设计为多进程分布式动态负载均衡方案， 理论上只需要不断扩展硬件就能够不断增加承载上限，单台机器的承载上限取决于游戏逻辑本身的复杂度。
    
    Gfirefly （9秒社区）[https://github.com/9miao/][https_github.com_9miao]   
    免费、开源、稳定、快速扩展、能 “热更新”的分布式游戏服务器端框架，采用Python编写，基于Twisted框架开发。它包括了开发框架和[数据库][Link 3]缓存服务等各种游戏服务器基础服务，节省大量游戏开发的工作时间，真正做到让使用者把精力放在游戏玩法逻辑上。用它可以搭建自定义的分布式架构，只需要修改相应的配置文件即可。   
    优势特性   
    采用单线程多进程架构，支持自定义的分布式架构；   
    方便的服务器扩展机制，可快速扩展服务器类型和数量；   
    与客户端采用TCP长连接，无需考虑粘包等问题；   
    封装数据缓存服务；   
    可实现实时热更新数据以及游戏逻辑，客户端玩家无感觉；   
    有几十个基础游戏玩法系统模块提供组装使用（v1.3.0提供）；
    
    网易的柚子 [http://pomelo.netease.com/][http_pomelo.netease.com]   
    服务器端引擎 [Node.js][] 编写 js binding技术
    
    Scut [http://www.scutgame.com/][http_www.scutgame.com]   
    游戏服务器引擎是使用C\#语言开发，特别适用于手机网络游戏，支持使用Python和lua进行游戏开发；可以支持多种数据库：支持HTTP/Socket协议同时接入。
    
    Mangos [https://github.com/mangos][https_github.com_mangos]   
    MaNGOS是WoW的模拟服务器端工程(魔兽私服模拟器),架设在sourceforge上,使用C++,开放源码,代码写的很清楚,架构清晰,质量很高.我看重的,是其对3D游戏服务端编程的通用流程和问题的处理手法和经验.研究消息包结构,一般就能推断WoW采取哪种逻辑方案来解决一些棘手的通用问题,而服务端编程质量在很大程度上取决于程序员的经验.   
    由于采用大量优雅的模板技法,MaNGOS的编译速度很成问题,调试变得有点困难.
    
    DEF（Distributed Entity Framework）[https://git.oschina.net/cragon/DEF][https_git.oschina.net_cragon_DEF]   
    是基于Unity3D扩充的纯C\#服务端引擎，目标是通过Unity3D+DEF形成手游整体解决方案。   
    和Unity3D配套使用的服务端引擎   
    a. 使用c\#语言，便于业务层构建客户端服务端公共库，减少异构语言造成的研发损耗；   
    b. 跨平台，引擎中提供的客户端库均可运行于pc，[Android][]，[iOS][]；   
    c. 类Actor模型，易于分布式扩展；   
    d. Entity.Component，分布式实体组件模型，封装了实体，组件，属性概念以及三者交互；   
    e. Node系统，类似Unity3D的Playmaker，都是图形化节点驱动，区别是Playmaker是客户端单机，Node是服务端客户端配合运行。
    
    分布式游戏网关–fooking   
    fooking是一个分布式游戏网关，主要用于承载长连接，将客户端的数据包完整的转发给后端，后端服务处理完之后由fooking转发给客户端。   
    当然不只如此，他包括：   
    1、分布式网关配置,只需要简单配置就能动态添加网关,以提供更多的连接数量；   
    2、SESSION维持（回话），每个连接会有唯一sessionid,后端只需要指定sessionid发送消息即可，不用关心这个连接在哪台机器上；   
    3、组播，N个用户加入到一组，只需要向组名发送消息即可，不用关心这个组有多少人(当然你非要自己去循环session发送我也阻止不了你)；   
    4、服务器状态监控，可以观察到当前有多少组服务器，总共有多少连接，每台服务器上有多少连接，哪些空闲，哪些繁忙；   
    5、客户端连接与断开事件通知；   
    6、后端无语言限制，遵循fastcgi协议即可;
    
    [https://github.com/mono][https_github.com_mono] 最后一个只上链接不说话 O(∩\_∩)O

[Python]: http://lib.csdn.net/base/python
[Java]: http://lib.csdn.net/base/javase
[JavaScript]: http://lib.csdn.net/base/javascript
[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/softwaretest
[http_kbengine.org]: http://kbengine.org/
[Unity3D]: http://lib.csdn.net/base/unity3d
[HTML5]: http://lib.csdn.net/base/html5
[Link 2]: http://lib.csdn.net/base/architecture
[https_github.com_9miao]: https://github.com/9miao/
[Link 3]: http://lib.csdn.net/base/mysql
[http_pomelo.netease.com]: http://pomelo.netease.com/
[Node.js]: http://lib.csdn.net/base/nodejs
[http_www.scutgame.com]: http://www.scutgame.com/
[https_github.com_mangos]: https://github.com/mangos
[https_git.oschina.net_cragon_DEF]: https://git.oschina.net/cragon/DEF
[Android]: http://lib.csdn.net/base/android
[iOS]: http://lib.csdn.net/base/ios
[https_github.com_mono]: https://github.com/mono