棋牌游戲服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)詳解，以及常見問(wèn)題的應(yīng)對(duì)和解決方法！

一，棋牌類服務(wù)器的特點(diǎn)

　　1，棋牌類不分區(qū)不分服

　　一般來(lái)說(shuō)，棋牌游戲都是不分區(qū)不分服的。所以棋牌類服務(wù)器要滿足隨著用戶量的增加而擴(kuò)展的需要。

　　2，房間模式

　　即在同一局游戲中就是在同一個(gè)房間中，同一個(gè)房間中的人可以接收到其他人的消息。

　　3，每個(gè)房間的操作必須是順序性

　　這個(gè)特性類似與一般游戲的回合制，每個(gè)玩家的操作都是有順序性的。

　　二，需要解決的技術(shù)點(diǎn)

　　1，數(shù)據(jù)共享

　　因?yàn)槠迮祁愑螒虿环謪^(qū)不分服，我們?cè)谠O(shè)計(jì)服務(wù)器的時(shí)候，是按世界服的思想去設(shè)計(jì)，即服務(wù)器是一個(gè)n多臺(tái)物理機(jī)的集群。當(dāng)用戶登陸服務(wù)器，創(chuàng)建房間時(shí)，可能根據(jù)負(fù)載均衡算法，它可以在任何一臺(tái)服務(wù)器上面。所以，不管用戶登陸到哪一臺(tái)服務(wù)器上面了，都可以獲得自己的數(shù)據(jù)。我們可以使用redis來(lái)做數(shù)據(jù)共享。

　　2，如何進(jìn)入房間

　　在同一局游戲中，我們要求所有人都在同一個(gè)房間中，我們可以規(guī)定在同一個(gè)房間中的用戶，必須登陸到同一臺(tái)物理服務(wù)器上面。在創(chuàng)建房間完成之后，其他人根據(jù)房間號(hào)查找房間的時(shí)候，可以根據(jù)房間號(hào)，獲取這個(gè)房間所在的服務(wù)器ip和端口，判斷一個(gè)當(dāng)前用戶登陸的服務(wù)器ip與房間所在的服務(wù)器ip是否相同，如果相同，就不做切換，如果不一樣，客戶端就使用ip和端口，連接到房間所在的服務(wù)器上面。

　　3，保證房間操作的順序性

　　創(chuàng)建房間成功之后，接下來(lái)的操作都要保證它的順序性，所以房間需要有一個(gè)它自己的消息個(gè)隊(duì)列。我們可以把每個(gè)房間到達(dá)服務(wù)器的消息封裝為一個(gè)任務(wù)，把這個(gè)任務(wù)放到消息隊(duì)列中，然后有一個(gè)任務(wù)執(zhí)行者去按順序執(zhí)行這些任務(wù)。

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　　三，系統(tǒng)架構(gòu)

　　1，功能設(shè)計(jì)

　　a，登陸

　　一般都是需要接第三方登陸，登陸這一塊是http操作，我們統(tǒng)一提供一個(gè)web服務(wù)，用來(lái)做登陸驗(yàn)證。因?yàn)樵诘顷憰r(shí)，調(diào)用第三方的http服務(wù)，這個(gè)過(guò)程可能很慢，如果放在邏輯服務(wù)器的話，可能會(huì)卡業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)。因?yàn)榭赡懿煌耐婕覙I(yè)務(wù)請(qǐng)求可能同在一個(gè)線程中，如果有任務(wù)卡了，那么這個(gè)任務(wù)以后新來(lái)的請(qǐng)求請(qǐng)會(huì)卡住，導(dǎo)致消息延遲。

　　b，獲取游戲公告，也放在web服務(wù)中。公告一般是游戲登陸的時(shí)候向服務(wù)器獲取一次。把它放在web服務(wù)器中，與業(yè)務(wù)邏輯分離的好處是，當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)器維護(hù)或更新的時(shí)候，不影響用戶的登陸，和獲取公告，這樣用戶體驗(yàn)會(huì)好一些。

　　c，創(chuàng)建用戶唯一的id，因?yàn)槠迮祁愑螒蚍?wù)器是世界服，無(wú)分區(qū)，所以用戶的id必須是全局唯一的。可以利用redis的incr方法，原子的遞增，如果不想被別人根據(jù)userid的遞增推算出有多少注冊(cè)用戶，遞增的梯度可以隨機(jī)，比如每次遞增的值從1到1024中隨機(jī)一個(gè)。

　　d，創(chuàng)建房間，當(dāng)房間主創(chuàng)建房間時(shí)，房間的id需要在任何臺(tái)服務(wù)器上可以查詢到，所以創(chuàng)建房間成功后，房間id要存儲(chǔ)在共享內(nèi)存redis中，每個(gè)房間id對(duì)應(yīng)一個(gè)房間所在的ip地址或服務(wù)器id.這樣，當(dāng)有用戶要進(jìn)入房間，在查詢房間id時(shí)，可能判斷這個(gè)房間是否和自己登陸的游戲服務(wù)器相同。

　　e，查找加入房間

　　根據(jù)房間id查詢房間，查找到房間后，獲取房間所在的ip地址或服務(wù)器id,如果發(fā)現(xiàn)和自己所登陸的服務(wù)器一樣，直接可以加入房間。如果不一樣，把這個(gè)房間所在的ip和端口返回給客戶端，讓客戶端重新與房間所在的服務(wù)器建立連接，使用登陸時(shí)的token驗(yàn)證用戶。

　　f，游戲腳本調(diào)用

　　在驗(yàn)證游戲是否合法時(shí)，客戶端與服務(wù)器都要驗(yàn)證，驗(yàn)證的算法是一樣的，所以可以使用腳本來(lái)寫，寫一份腳本，在服務(wù)器與客戶端中同時(shí)使用。可以使用lua。同一個(gè)算法使用同一個(gè)腳本 ，這樣在開發(fā)新的同類型棋牌游戲時(shí)，只需要替換一下這個(gè)腳本就行了，不用再重復(fù)開發(fā)。

　　2，后臺(tái)管理系統(tǒng)

　　這個(gè)一般是根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求開發(fā)的，每個(gè)公司不一樣。不過(guò)有一點(diǎn)，后臺(tái)管理系統(tǒng)可能要和游戲服務(wù)器通信，這種通信方式最好是采用redis的訂閱/發(fā)布機(jī)制。這樣可以把某個(gè)消息事件同時(shí)發(fā)送到所有的業(yè)務(wù)服務(wù)器上面。根據(jù)用戶所在的服務(wù)器進(jìn)行處理。

　　3，玩家同屏

　　玩家同屏是棋牌游戲中的一個(gè)重點(diǎn)，對(duì)于做過(guò)那些大型的arpg，或mmo游戲的程序員來(lái)說(shuō)，這并不是什么難事。因?yàn)橥辆褪欠?wù)器對(duì)客戶端的消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。一個(gè)房間四個(gè)人，一個(gè)人出的牌或操作能被其他三個(gè)人同時(shí)看到。

　　因?yàn)槠迮朴螒虻耐綌?shù)據(jù)量比較小。一般常見的同步方式有兩種：
 

• 客戶端主動(dòng)拉取

　　客戶端定時(shí)主動(dòng)向服務(wù)器請(qǐng)求一個(gè)用戶的消息隊(duì)列，當(dāng)一個(gè)玩家有操作需要同步到其他玩家時(shí)，在服務(wù)器端先把這個(gè)消息放到這個(gè)用戶的消息隊(duì)列中。等待客戶端的拉取操作。這種方式的好處是，不需要考慮網(wǎng)絡(luò)閃斷或網(wǎng)絡(luò)不好的情況，信息都是同步獲取的。缺點(diǎn)是，定時(shí)拉取的時(shí)間間隔很短，可能不到一秒就會(huì)拉取一次。
 

• 服務(wù)器主動(dòng)推送

　　當(dāng)一個(gè)用戶出牌的消息需要同步給其他玩家時(shí)，服務(wù)器會(huì)獲得這個(gè)玩家與服務(wù)器建立的socket連接，然后服務(wù)器使用socket 主動(dòng)向客戶端發(fā)送消息。

　　這種方式要考慮網(wǎng)絡(luò)閃斷，消息丟失的問(wèn)題。因?yàn)榉?wù)器推送的消息，客戶端有可能會(huì)收不到。所以客戶端需要根據(jù)心跳來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)是否有斷開過(guò)，如果有斷開，需要重新從服務(wù)器拉取整個(gè)房間狀態(tài)的消息。或者根據(jù)服務(wù)器發(fā)送的消息號(hào)，如果客戶端發(fā)現(xiàn)接收到的服務(wù)器消息號(hào)有跳號(hào)的，比如應(yīng)該接收10，卻收到了12，說(shuō)明中間有消息丟失，需要重新拉取整個(gè)房間的狀態(tài)信息。

　　這種方式的缺點(diǎn)是，開發(fā)復(fù)雜，需要考慮一些網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)是，只有在有消息的時(shí)候才會(huì)推送，沒(méi)有的話不推送，不占用帶寬等系統(tǒng)資源，可以增加用戶同時(shí)在線量，也就是增加了服務(wù)器的承載量。

　　4，數(shù)據(jù)同步和持久化

　　1，由于棋牌類的游戲數(shù)據(jù)少，計(jì)算量也小，所以完全可以不使用內(nèi)存緩存，而直接使用redis共享內(nèi)存，用戶的所有數(shù)據(jù)都緩存在redis中。更新也同步更新到redis中，這樣不管一個(gè)用戶登陸哪一臺(tái)業(yè)務(wù)服務(wù)器，都能獲得自己的最新數(shù)據(jù)。

　　2，更新數(shù)據(jù)庫(kù)，由于數(shù)據(jù)第一緩存是redis，所以活躍的用戶數(shù)據(jù)都是可以從redis中直接獲得的，而不用查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)的更新可以采取異步更新，而不會(huì)產(chǎn)會(huì)數(shù)據(jù)的延遲。需要注意的一點(diǎn)是，數(shù)據(jù)的異步更新必須保證是有順序的。那么這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，怎么保證用戶的更新不會(huì)亂呢？

　　3，如何保證更新的順序性

　　因?yàn)槲覀兊臉I(yè)務(wù)服務(wù)器是多個(gè)的，用戶可能連接其中的任何一個(gè)，如果說(shuō)登陸的是服務(wù)器A,加入的房間在服務(wù)器B上，那么連接就會(huì)切換。為了保證數(shù)據(jù)更新的順序，我們可以做一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)持久化服務(wù)，把需要更新數(shù)據(jù)庫(kù)的任務(wù)實(shí)時(shí)發(fā)送到這臺(tái)服務(wù)器上，由數(shù)據(jù)庫(kù)持久化服務(wù)執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。這樣不管用戶連接的哪臺(tái)業(yè)務(wù)服務(wù)器，它的更新都是有順序保證的。

　　4，一種快速簡(jiǎn)單的方法

　　由于棋牌類的業(yè)務(wù)少，數(shù)據(jù)更新少，所以查詢可以有redis緩存，減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的壓力，而更新實(shí)行實(shí)時(shí)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，前期不需要開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)持久化服務(wù)。等用戶積累到一定程序之后，發(fā)現(xiàn)更新數(shù)據(jù)庫(kù)比較慢的時(shí)候，再單獨(dú)做一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)持久化服務(wù)。

　　四，服務(wù)器架構(gòu)
 

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　　1，登陸時(shí)，客戶端首先向登陸的web服務(wù)器請(qǐng)求登陸信息，登陸成功之后，返回登陸的token,為了適應(yīng)大規(guī)模的web請(qǐng)求和登陸服務(wù)的穩(wěn)定，可以使用nginx做負(fù)載均衡。

　　2，登陸成功之后，請(qǐng)求負(fù)載均衡服務(wù)器，獲取一臺(tái)連接的業(yè)務(wù)服務(wù)器。這個(gè)負(fù)載均衡服務(wù)器可以和登陸web在一個(gè)進(jìn)程中，也可以獨(dú)立出來(lái)。

　　3，拿到登陸成功的token和需要連接的業(yè)務(wù)服務(wù)器的ip和端口之后，再去連接業(yè)務(wù)服務(wù)器。連接成功之后，要使用token到登陸服務(wù)器去驗(yàn)證，這個(gè)用戶是否登陸了。

　　4，同一個(gè)房間的用戶要連接到同一臺(tái)物理服務(wù)器上面。在上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了。

　　5，redis用來(lái)做共享緩存。

　　6，mysql做持久化存儲(chǔ)。

　　7，數(shù)據(jù)庫(kù)持久化服務(wù)器，統(tǒng)一做數(shù)據(jù)入庫(kù)操作。

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　　五，關(guān)于網(wǎng)關(guān)的問(wèn)題

　　1，網(wǎng)關(guān)的作用

　　a，轉(zhuǎn)發(fā)消息包

　　b，業(yè)務(wù)的負(fù)載均衡，比如A業(yè)務(wù)由服務(wù)器a處理，B業(yè)務(wù)由服務(wù)器b處理，由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

　　c，維護(hù)與客戶端的連接

　　d，帶寬的整合，一般的云服務(wù)都是按購(gòu)買的服務(wù)器計(jì)算帶寬的。通過(guò)一臺(tái)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)消息，可以只購(gòu)買一個(gè)大帶寬就可以了。以節(jié)約成本。

　　2，棋牌類游戲需要網(wǎng)關(guān)嗎？

　　我認(rèn)為不太需要，因?yàn)槠迮祁愑螒驑I(yè)務(wù)比較單一，做的最多的就是消息同屏轉(zhuǎn)發(fā)。最多是再有一些任務(wù)或活動(dòng)，這些由一臺(tái)服務(wù)器直接處理完全可以搞定。而且開發(fā)網(wǎng)關(guān)也是一個(gè)復(fù)雜的工作，沒(méi)必要在這個(gè)上面花太多的時(shí)間。