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web策略类游戏开发(一) WebGame架构篇 1 体系结构1.1 传统的网站的架构传统的网站一般都是以N层结构一般N为3，就是我们常说的三层架构。3层架构分为数据层、业务逻辑层、页面显示层。1.2 WebGame的架构WebGame可以看作是网站和游戏的结合体，因此它具备了这两类系统的特性。我们不但可以把WebGame看作是一个网站，也可以把它看作是一个网络游戏。的网站是B/S结构，网络游戏则是C/S结构，WebGame则是这两者的结合我们暂且称之为B/C/S结构。既在用户眼里，它是一个通过浏览器范围的网站。在服务器系统里，它又是一个传统的C/S结构的网络游戏。 从上图分析，用户通过浏览器访问服务器的时候，首先是访问网页服务器，如windows平台下的IIS,linux下的Apache。在通过网页服务器，以某种特殊的方式（分布式访问，如.net下的remoting）去访问游戏服务器，通知游戏逻辑服务器执行玩家操作，并从游戏逻辑服务器里获得游戏相关的信息，或者直接通过访问数据库而获得游戏数据。1.2.1 为什么要将服务器分为游戏服务器和网页服务器网页服务器的特点是触发执行，及当有用户访问网页的时候，才会执行该网页的程序代码。而我们常见的WebGame（Ogame,Travian)这些游戏实际上是需要24小时不间断执行的，因此网页服务器的执行方式并不适合与游戏。因此我们另外需要一个应用程序来执行这些24小时不间断要做的事情。这也就是我们需要增加一个游戏服务器的原因。1.3 Web三国的架构因为目前Web三国是非商业开发，因此如果照搬上面的WebGame架构来设计，会导致开发周期过长，开发效率低下的问题。实际上在开发初期，Web三国是按照上面的架构去开发，碰上了上述问题，才换了另外一种结构。实际性现在Web三国的结构和WebGame架构差不多，只不过将游戏服务器集成到网页服务器里，项目里按照传统的网站架构，将游戏分为：数据层、游戏逻辑层、页面层。至于如何实现24小时不间断处理，者是通过在游戏启动时，创建一个线程去处理。这个是里的一个功能，我不清楚php里是否也有这样的功能。web策略类游戏开发(二) WebGame事件 1 事件系统事件系统是整个WebGame系统里一个核心的组成部分，我们用它来控制的进程，让游戏世界里能够24小时运转。1.1 事件的概念事件是指游戏里玩家的某个（系列）活动，它可以分为瞬时活动和非瞬时活动。瞬时活动顾名思义就是在玩家发出指令的瞬间就能完成的活动。像RPG游戏里，玩家从NPC里购买一瓶药水，在玩家发出这个指令后，玩家的金钱减少，并获得药水，这一切都在玩家发出指令后瞬间完成（当然实际逻辑上处理还需要几个ms处理时间）。而非瞬时活动则是在玩家发出某个指令后一段事件才会被执行。例如RPG里玩家鼠标点击地图上某个地方，游戏角色则会自动行走到刚才点击处。这个移动过程就是一个非瞬时过程，它有了一个移动的过程，这个过程需要消耗一定的时间（玩家能感知的事件）非瞬时系列活动是指一位或者多位玩家通过一系列的瞬时非瞬时活动完成一个动作（功能）。例如wow里面的拍卖场，有1位玩家提供道具，同服务器里的其他玩家对该道具进行竞拍。在WebGame里，玩家的很多操作其实是非瞬时部分事件是村庄资源减少（前提投资），非瞬时事件是建筑物建设，这个动作（同能）的结果是建筑物等级上升。又比如Travian里的攻击，瞬时事件是当前村庄的士兵减少（派出部队），非瞬时事件是减少的士兵移动到需要攻击的村庄（行军过程），动作结束是，两个村庄的部队开打了（战斗）。1.2 触发器（事件队列）前面说了瞬时事件和非瞬时事件的概念，当WebGame在24小时运转的时候，系统会产生大量的非瞬时事件，这些非瞬时事件不会在玩家点击页面时执行，而是需要等一段时间后才会执行，因此在游戏里把这些非瞬时事件拿出来，按事件的执行时间进行排序，组成一个事件队列。再通过一个触发器，在事件设定的执行时间到达的那时执行相对应的事件。这里面就涉及到两个内容： 非瞬时的事件队列 事件触发器1.2.1 事件队列数据库除了用于存储外，其查询功能也非常强大，直接拿来做事件队列很合适。事件队列里通常保存事件涉及的对象（村庄），结束时间、事件类型以及事件相关参数等。下表为我们系统里使用的事件表： IDintVillageCodeintTargetVillageCodeintTypeintEndTimeDateTimeEventObjectntext保存时将这些对象做xml序列化保存到EventObject字段里。当然如果为了效率还可以存储二进制序列化后的对象，这样在序列化以及反序列化时能节省大部分时间。1.2.2 触发器AA的处理在触发器上的处理就比较简单了。在服务器程序启动的时候，就执行一个线程，定时（1s）从数据库里取结束时间当前事件的事件进行处理。 1 /*/ 2 / 事件处理线程 3 / 每间隔1s处理一次到时间了的事件 4 / 5 static void EventThread() 6 7 DateTime lastTime = DateTime.Now; 8 while (Run) 9 10 try11 12 Event.SystemEvent.DoEvent(lastTime);13 14 catch (Exception ex)15 16 Common.Logging.Error(ex.ToString();17 1819 long def = DateTime.Now.Ticks - lastTime.Ticks;20 lastTime = DateTime.Now;2122 if (def 0)27 System.Threading.Thread.Sleep(ms);28 29 30 31 1 /*/ 2 / 系统事件 3 / 主要作用是执行处理事件的过程 4 / 5 public class SystemEvent 6 7 public static void DoEvent(DateTime time) 8 9 List evs = Event.GetEvents(time);10 foreach (Event e in evs)11 12 try13 14 IEvent ie = e.Object;15 if (ie != null)16 17 ie.Parent = e;18 ie.DoEvent();19 20 21 catch (Exception ex)22 23 Common.Logging.Error(ex.ToString(), e.EventObject);24 25 try26 27 e.Delete(); / 从数据库里删除信息28 29 catch (Exception ex)30 31 Common.Logging.Error(ex.ToString();32 33 34 35 36phpPHP没用过，不过好像不能在PHP页面里无法创建线程，用纯PHP服务端来实现触发器估计有点难度。但是可以做成一个PHP的应用程序，由应用程序来实现触发器。1.3 游戏资源的24小时自动增长游戏资源的24小时自动增长，这是一个有趣的话题，很多刚开始设计WebGame的朋友都会在这个问题上卡一下。每个人对于如何实现这个功能都有自己的独到见解，我在这里就不能给出一个唯一的答案，这里给的解决方案只是自己正在做的WebGame用到的方案。首先，我们否定了每个时间间隔（10分钟）就执行更新村庄资源的设计，这即不准确，同时也很消耗服务器资源。所以，我们的系统就只有在用户执行事件（瞬时的和非瞬时）的时候才将新的资源信息写入数据库。平时显示资源的时候用 (当前时间 - 上一次更新事件)*资源每小时产量+上一次更新产量公式计算出当前资源并显示在页面上。也就是说，每次页面更新时重新计算资源，但只只要用户没有做任何修改资源的动作（事件），就不会把重新计算后的资源写回数据库。Travian在前台界面上看到资源不断的上涨其实是利用JavaScript实现的小效果。web策略类游戏开发(三) 多线程下数据库并发更新的处理 1 多线程下数据库并发更新的处理1.1 背景不知道大家在玩Travian时有没有做过这样的事情：同时打开多个集结点，并设定好要出发的士兵及数量，在快到压秒的时候，快速切换页面，不断的点确定，以确保游戏不会通讯问题导致压秒失败。再看一个教科书里经常提到的数据库脏数据的案例：A操作从表里获得数据D=10，在计算的时候，线程刚好进行切换，切换到B，B也需要操作D，并从数据库里取道值为10，在进行简单操作（D=D- 2）后将D=8的值写回数据库。B操作处理结束后，线程再切换回A操作，这时A在做自己的操作时，仍然采用先前取到D（10）的值，在进行一个简单操作（D=D-1）后，仍然写回数据库。这时，数据库里的值变为9，而实际上D的值应该是7（D=10-2-1).。造成这个问题主要是因为CPU在执行A、B操作时没有按照顺序来执行，而是让B抢先在A执行完之前执行，导致它们在计算D的时候，因为数据没有同步而发生写入脏数（A的数据覆盖了B的数据）据的问题。A操作伪代码： D=GetDB() D=D-1 SetDB(D)B操作伪代码： D=GetDB() D=D-2 SetDB(D)一个简单的图表表示它们的操作： CPUA操作B操作数据库当前值D=GetDB()10线程切换D=GetDB()10D=D-210SetDB(D)8线程切换D=D-18SetDB(D)9仿照第一个例子，当一位玩家同时打开多个页面点出兵进攻后，这些这些请求会同时到达服务器，服务器会根据这些Http请求创建相应的线程来处理进攻动作：进攻的伪代码： 村庄士兵数量=GetDB() if (村庄士兵数量 这次进攻士兵数量) 村庄士兵数量=村庄士兵数量-这次进攻士兵数量 SetDB(村庄士兵数量) 按照第二个脏数据的例子，应该很容易想到，我们在这次进攻的时候，很有可能派出了2只部队，但是只减少了1只部队的士兵。多线程未同步是造成游戏bug的原因之一。1.2 多线程并发与互斥关于什么是多线程，以及多线程下面的同步及互斥的方法我这里就不过多的介绍了，相关内容可以到网上搜索，本文主要是讨论同步的时机以及避免死锁相关主题1.3 WebGame里多线程数据同步的方法1.3.1 在下用lock进行加锁操作在我们的WebGame里，采用的lock方法。具体就是在方法体里，用lock里锁住一个对象，使其它方法在访问这个对象的时候被阻塞。当第一个访问对象的线程退出并释放锁以后，其它的线程才能取消阻塞状态继续操作该对象。我们通过修改上面进攻的伪代码，增加lock操作： lock(锁定的对象) 村庄士兵数量=GetDB() if (村庄士兵数量 这次进攻士兵数量) 村庄士兵数量=村庄士兵数量-这次进攻士兵数量 SetDB(村庄士兵数量) /unlock(锁对象)CPU执行流程表： CPU线程A线程Block(锁对象)村庄士兵数量=GetDB()if (村庄士兵数量 这次进攻士兵数量)线程切换lock(锁对象)对象被锁，线程进入阻塞状态线程切换村庄士兵数量=村庄士兵数量-这次进攻士兵数量SetDB(村庄士兵数量)/unlock(锁对象)线程切换村庄士兵数量=GetDB()A线程释放锁，B线程被唤醒if (村庄士兵数量 这次进攻士兵数量)村庄士兵数量=村庄士兵数量-这次进攻士兵数量SetDB(村庄士兵数量)1.3.2 锁的粒度上面的伪代码是对游戏里的逻辑代码进行了加锁处理，但只是简单的描述该方法体里需要进行加锁以及加锁的范围。但在实际的代码里，我们需要明确lock里锁定的对象。如果这个对象选择不合适，很有可能会造成性能损失或者死锁。 数据库锁数据库锁是最一种简单的方法就，凡是在存在发生数据库写操作的代码里，都需要进行加锁处理，并同意用一个数据库锁对象。这种方法使用简单，不容易造成死锁。当存在的问题也是明显，就是在发生写数据库操作时不能并发操作，这点特别是当用户访问量增大可能会造成一定的性能瓶颈。 村庄锁为了提升写数据库的效率，我们必须解决锁粒度过大的问题，因此在我们的游戏系统里，对锁的粒度进行的细化，细化到村庄级别的对象。在游戏一张村庄表对应是整个游戏里所有的村庄对象，而一个村庄对象在村庄表里只是一条记录。在使用数据库锁时，其实是告诉其它方法，现在我要写数据库，大家都等一下，等我写好后再写。当我们将锁的对象细化到村庄（一条数据库表记录）的时候，实际是告诉数据库，我现在要修改XXX村庄，大家都别动它，但你要修改YYY村庄我不管。死锁在前面虽然降低了锁的粒度，提高了数据库并发性能，但随之而来就很容易发生一个问题-死锁。例如当两个村庄需要发生交易，这时我们需要同时修改A、B两个村庄对象，需要对其进行顺序锁定（先锁定A，再锁定B），这时候，又发生另外一个操作，也需要同时对A、B两个村庄进行锁定，恰巧这个锁定的顺序是B、A。这样就造成两个现在互相等待形成死锁。中间变量解决死锁对于死锁，在关于多线程介绍方面有很多解决方案，这里就不过多阐述。在WebGame里预防死锁，可以采用结合游戏的操作流程，对游戏处理流程及数据进行拆分，来预防死锁问题。简单的来说，就是将涉及2个村庄修改的流程拆分为2个流程，并用中间变量予以表示，两个处理流程涉及变化的值都在中间变量里予以保存。以前面提到的交易为例，在游戏设计里，两个村庄在交易的时候，并不是瞬时交易，而是通过商人进行运输并交易。这样我们就以商人作为中间变量。ACB在上图里，交易开始，是由玩家触发交易事件，这时以村庄A为锁对象，进行锁定。C作为要交易资源从村庄A里被扣除。并将A修改后的数据回写到数据库。等过了一段事件后，商人C到达了目的地，这时由系统触发后续的交易事件，这时以村庄B作为锁对象进行锁定。村庄B在获得资源后写回数据库，整个交易事件就算完成了。当然实际游戏的交易比上面的例子稍微复杂一点点，因为交易双方都有资源的减少与获得。完整的流程应该是需要锁定4次，并产生2个中间变量。村庄A-商人1-村庄B村庄A-商人2-村庄B游戏里其它地方的锁定基本上，凡是某个事件涉及到两个村庄修改的地方，都可以用上面的锁定的方法对处理流程进行修改。例如村庄A攻打村庄A。当然其它事件在数据修改方面只涉及1个村庄，那么就不需要怎么麻烦，直接对村庄加锁锁定即可。好在在策略类的WebGame里涉及两个村庄的情况不多，涉及到的基本可以用中间变量对操作流程进行拆分，因此这种锁定方式在策略类WebGame还是比较合适的。当然实在不行也只能按照以往的预防死锁的方法进行处理1.4 非A里同步的方案1.4.1 Javajava在线程同步机制上与基本一致，因此上面所述的的方法也适合与java1.4.2 php了解不多，不过好像php没有线程锁与同步这个概念，如果直接通过语言环境进行同步可能比较困难。不过在MySQL里，存在一个表锁定的方法，可以通过lock table的方法锁定表，不允许其它MySQL用户去进行操作。基本上和前面提到的数据库锁类一样，只不多执行方法的时候是在MySQL端执行。web策略类游戏开发(四)一个可以承载万人在线的架构 Webgame现在已经开始需要进入大统一服务器时代，每个游戏区域容纳的玩家数量将从现在的几万人发展到几十万人，因此在新的背景下，webgame如何处理大量用户的请求将成为问题。目前一台做的weggame服务器每秒能处理5001000个页面请求，按照每个玩家每隔35秒做一次页面操作（页面请求），一台服务器能承受2k4k的玩家在线，对于一个只有几万人的策略游戏来说，已经是足够了。但对于一个未来将承载几十万人的游戏来说远远不够。 通过分析，玩家在游戏过程中，有80%以上的访问仅仅只是查看玩家在游戏里的状态，实际上真正会对游戏运行状态及数据修改的的页面请求不足20%。因此，我们可以将呈现页面和处理游戏逻辑的功能拆分为2组服务器：页面服务器和逻辑服务器。两者之间可以通过remoting的方式进行数据通讯。将服务器分离后，随着页面服务器的增加，页面访问能力能应该能提升46倍。在往上逻辑服务器就会出现访问瓶颈。解决方法可以让页面服务器在读取玩家数据时直接访问数据库或者增加一个对象缓存服务器。页面服务器只有在必要的时候（需要进行逻辑运算时）才访问逻辑服务器，而逻辑服务器在玩家数据发生改变后更新对象缓存服务器和数据库。这样就可以大大降低逻辑服务器的访问次数，使页面访问能力进一步提升，轻松突破万人在线。如果访问量还需要继续扩大，可以用httpd做前台负责相应图片以及css等静态文件。web策略类游戏开发(五)数据库表设计 有人希望看数据库表，在这里发一下表设计，基本上没有什么特别的地方需要解释的，数据库的字段名都写得很清楚了。当然，目前的字段只是游戏的基本字段，如果游戏功能多起来后，表设计会比现在复杂。 表名：Village 序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint2Namevarchar503codeint04PlayerIDint05villageTypeint16CityCodeint07Buildingvarchar2558BuildingLevelvarchar2559Xint010Yint011Populationint012Resourcevarchar5013MaxResourcevarchar5014OutPutvarchar5015LastUpdateResourcedatetimeNow()表名：Troops序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint2PlayerIDint03VillageCodeint04Numvarchar505TroopTypevarchar506AttackVillageCodeint07EndTimedatetime8Stateint09AttackBuildingIDint010Codevarchar5011HeroIDint0表名：Trade序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint2PlayerIDint03VillageCodeint04Type1int05Num1int06Type2int07Num2int08Xint09Yint0表名：SystemMessage序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint2PlayerIDint03Typeint04Titlevarchar505Objectvarchar06IsReadint07CreateTimedatetimeNow()表名：PlayerMessage序号列