手游服务器架构剖析

Table of Contents

1 整体架构

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服务器架构的几个模块:登录服务器(LS)、逻辑服务器(GS)、用户中心服务 器(PF)、充值服务器、数据库服务器(DBA)、日志服务器(LogServer)。 这些模块都是分开的,可以灵活地分布式部署到不同的物理服务器上。只需要 修改一些配置文件即可,非常方便。

2 服务器详细功能模块

2.1 登录服务器

负责处理玩家登录的请求。一个登录服务器对应多个游戏逻辑分区。当玩家登录 的时候,登录服务器向用户中心服务器发送登录信息。请求对登录信息的验证。 通过验证之后,返回分区地址,之后,客户端与登录服务器断开,连接到游戏逻 辑服务器。登录服务器是一个单独的 Java 运行程序,当访问量增加大,可以增 加部署到多个物理服务器上面,均衡负载访问压力。它通过使用 Java 的 NIO(非阻塞)方式与客户端进行通信。通过用户中心服务器提供的接口访问用 户中心,进行数据处理。

2.2 逻辑服务器

对玩家的操作进行逻辑处理。逻辑服务器是整个游戏的心脏。它的工作效率直接 影响玩家在游戏中的体验,所以对它的要求就是速度,快速返回处理结果。为了 达到满足要求的速度,逻辑服务器的大部分操作必须在内存中操作,避免 I/O 操作,I/O 操作可以放到另外的线程中进行。说是大部分,是因为玩家在第一次 登录的时候可能会从数据库加载所要用到的数据。在图中,大家看到了缓存,缓 存的作用就是把数据放在内存中。当玩家退出时,它的数据也会在缓存中保存一 段时间,在一定时间内,玩家再次登录,将不会再重新从数据库加载数据。在逻 辑服务器中对数据库的操作可以先放入一个 Java 队列中,再另起一个 Java 线 程负责从这个队列取数据,并发送到数据库服务器,这就是使用 Java 的阻塞队 列,快速实现一个生产者—消费者模式,数据生产与处理相分离,这样既减轻了 逻辑服务器的压力,也保证了数据处理的效率。逻辑服务器的日志也不在逻辑服 务器入库,同样的发送到日志服务器处理。还有一种方法是以一种特定格式的方 式,记录到本地文件中,再启动一个进程,读取这个文件,然后入库。

2.3 用户中心服务器

现在很多游戏都对用户进行了集中管理。这方便了对用户提供更好的服务,比如 充值、活动、礼包领取、新游戏导入用户等。有的游戏公司可能会用用户中心的 数据发展游戏运营平台。这部分与游戏逻辑服务器分开,也减少了游戏逻辑服务 器的压力。用户中心采用 JavaWeb 开发,它对游戏服务器只提供特定访问的接 口,把数据与逻辑分离开来,方便管理,以及分布式部署,增强了架构的灵活性。

2.4 充值服务器

充值是游戏收入的唯一方式,所以这个功能必须流畅,毫无压力。如果由于网络 或服务器性能原因,导致玩家充值不了,会直接影响收益的。所以充值服务器最 好部署在一台单独的物理机上面,也可以多个分区使用一个充值服务器,这要视 游戏人数而定。

2.5 数据库服务器

负责对数据入库及更新的操作。把这部分操作从逻辑服务器分离出来,就是为了 减轻逻辑服务器的压力,减少逻辑服务器资源的占用。而且,如果逻辑服务器突 然宕机的话,也能尽量保证数据少丢失。为了保证对数据的更新是顺序性的,这 里把数据入库的操作使用队列单线程化。逻辑服务器与数据库服务器通过 Java 的 TCP/IPSocket 进行 长连接,而且为了防止由于意外原因导致连接中断,在 逻辑服务器与数据库服务器之间加入了一个心跳连接,这样短暂的中断可以被很 快恢复,防止数据的丢失。

2.6 日志服务器

处理玩家日志的入库。日志入库方便游戏运营管理游戏,统计玩家信息。当玩家 人数比较多的时候,日志也会占用很多资源。所以把日志从逻辑服务器也分开了, 因为日志只是插入操作,所以可以开几个线程进行并发插入到数据库。线程数要 根据你数据库的连接池的最大连接数进行设置,要不然会导致连接资源被占完, 数据插入不了数据库。

2.7 注意事项

在游戏服务器开发中,有几个需要注意的问题。

  1. 通信协议

    开始的时候,我们为了快速开发,采用了 JSON 的变长协议处理方式,即 把要传送的数据编码成 json 的字符串,再把 json 字符串转化为字节数 据,传输过程中包的总结构为:总包长度(int 四个字节)+ 消息长度 (int 四个字节)+ 消息体,即数据长度,n 个字节。这样做的好处是可 以快速开发,缺点是在传输过程中无效的字节太多。而且这部分完全可以 用代码自动完成。后来我们采用 Java 的反射机制,从定义好的 xml 描 述协议文件中读取传输的内容格式,自动化生成传输的对象,在发送信息 时,根据这个对象再把数据转化为二进制的数据流,解析的时候,同样也 根据 xml 的描述文件,按顺序读取数据并转化为对象的 JavaBean 对象。 如果时间充足,在游戏开发前期应该把这个做好。

  2. 多线程并发

    游戏服务器是一个多用户的环境,其中多线程是必不可少的,它可以提交 程序对 CPU 的利用率,提高处理性能。但它也有一个致命的缺点,就是 在多线程下,数据同步的问题。因为在目前多核 CPU 下,线程算得上是 可以并行执行的了。比如竞技场中的排行榜,每个玩家的名次变化都会对 排行榜进行操作。如果不考虑数据同步的话,每个玩家可以随意更新排行 榜,那这个排行榜的数据就会非常乱,名次也不正确。这个时间就需要保 证在一个玩家更新排行的时候,其他玩家不能更新,只能阻塞等待。一般 有两种方法可以解决:

    • 直接使用锁,当一个玩家更新排行榜时,使用锁锁定排行榜集合,让其他玩家不能再对排行榜操作,Java 有自带的两种方式,非常方便,一个是 Lock 接口,一个是 Synchronized;
    • 使用乐观同步,这种方式需要自己额外实现,之所以说是乐观,是因 为它有可能执行失败。原理是当我取数据时,获得一个数据的一个版本 号,而当写入数据时,如果版本一致,可写入,如果版本不一致,就需 要重新获取数据,执行逻辑,直到版本一致后写入。可以设定重复次数, 达到这个次数后,还没有成功就判定失败。根据我们目前的运行环境, 我们采用了第一种方式。
  3. 缓存的设计

    起初,为了快速敏捷开发,我们采用了一级缓存方式,即图 1 中的 Redis 缓存,它是一个分布式的缓存,内部通过 Socket 连接。在玩家第 一次进入游戏的时候会把玩家数据从数据库加载到 Redis 缓存之中,再 取数据只从缓存中取。后来为了更加提高处理速度,增加了二级缓存,即 内存缓存,利用 Java 提供的 Map、List 等集合保存数据,开发了一个 基于内存的缓存构架 MemoryCacheTool,对外只提供操作接口。由于是直 接从内存中读取或写入数据,其速度相对于 Redis 提高大约 20% 左右。

  4. 负载均衡

    一台物理机台物理服务器的处理能力是有限的,对于可能支持数据众多的 游戏服务器来说,分布式部署和动态添加服务器是不可缺少的。在逻辑上, 可以把需要集中处理,与逻辑运算关系不大的模块单独部署。比如登录服 务器、地图服务器、聊天服务器、数据库服务器等。像我们把登录服务器 和数据库服务器分离开就是为了减少逻辑服务器的压力。

3 总结

Java 是一门安全、高效、跨平台的语言,它在游戏服务器开发过程中可以提高 开发效率,减少异常,增强程序的健壮性。它很容易实现各个功能的衔接,方便 后期的维护.

Author: lsl

Created: 2016-08-07 Sun 19:10

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