如何设计大型游戏服务器架构？

游戏服务器，是一个会长期运行程序，并且它还要服务于多个不定时，不定点的网络请求。所以这类服务的特点是要特别关注稳定性和性能。这类程序如果需要多个协作来提高承载能力，则还要关注部署和扩容的便利性;同时，还需要考虑如何实现某种程度容灾需求。由于多进程协同工作，也带来了开发的复杂度，这也是需要关注的问题。

功能约束，是架构设计决定性因素。基于游戏业务的功能特征，对服务器端系统来说，有以下几个特殊的需求：

游戏和玩家的数据存储落地

对玩家交互数据进行广播和同步

重要逻辑要在服务器上运算，做好验证，防止外挂。

针对以上的需求特征，在服务器端，我们往往会关注对电脑内存和CPU的使用，以求在特定业务代码下，能尽量满足高承载低响应延迟的需求。最基本的做法就是“空间换时间”，用各种缓存的方式来以求得CPU和内存空间上的平衡。另外还有一个约束：带宽。网络带宽直接限制了服务器的处理能力，所以游戏服务器架构也必定要考虑这个因素。

二、游戏服务器架构要素

对于游戏服务端架构，最重要的三个部分就是，如何使用CPU、内存、网卡的设计：

内存架构：主要决定服务器如何使用内存，以最大化利用服务器端内存来提高承载量，降低服务延迟。

逻辑架构：设计如何使用进程、线程、协程这些对于CPU调度的方案。选择同步、异步等不同的编程模型，以提高服务器的稳定性和承载量。可以分区分服，也可以采用世界服的方式，将相同功能模块划分到不同的服务器来处理。

通信模式：决定使用何种方式通讯。基于游戏类型不同采用不同的通信模式，比如http,tcp,udp等。

三、服务器演化进程

1、卡牌等休闲游戏弱交互游戏

服务器基于游戏类型不同，所采用的架构也有所不同，我们先讲一下简单的模型，采用http通信模式架构的服务器:

这种服务器架构和我们常用的web服务器架构差不多，也是采用nginx负载集群支持服务器的水平扩展，memcache做缓存。唯一不同的地点不同的在于通信层需要对协议再加工和加密，一般每个公司都有自己的一套基于http的协议层框架，很少采用开源框架。

2、长链接游戏服务器

长连接游戏和弱联网游戏不同的地方在于，长连接中，玩家是有状态的，服务器可以时时和client交互，数据的传送，不像弱联网一般每次都需要重新创建一个连接，消息传送的频率以及速度上都快于弱联网游戏。长链接网游的架构经过几代的迭代，类型也变得日益丰富，以下为每一代服务器的特点以及架构模式。

(1)第一代网游服务器(单线程无阻塞)

最早的游戏服务器是1978年，英国著名的财经学校University of Essex的学生 Roy Trubshaw编写了世界上第一个MUD程序，叫做《MUD1》。

MUD1 是一款纯文字的世界，没有任何图片，但是不同计算机前的玩家可以在游戏里共同冒险、交流。与以往具有网络联机功能的游戏相比, MUD1是第一款真正意义上的实时多人交互的网络游戏，它最大的特色是能够保证整个虚拟世界和玩家角色的持续发展——无论是玩家退出后重新登录还是服务器重启，游戏中的场景、宝箱、怪物和谜题仍保持不变，玩家的角色也依然是上次的状态。

MUD中文版

MUDOS使用单线程无阻塞套接字来服务所有玩家，所有玩家的请求都发到同一个线程去处理，主线程每隔1秒钟更新一次所有对象(网络收发，对象状态，刷新地图，刷新NPC)。用户使用 Telnet之类的客户端用 Tcp协议连接到 MUDOS上，使用纯文字进行游戏，每条指令用回车进行分割。这样的系统在当时每台服务器承载个4000人同时游戏。从1991年的 MUDOS发布后，全球各地都在为他改进，扩充，推出新版本。

MUDOS中游戏内容通过 LPC脚本进行定制，逻辑处理采用单线程tick轮询，这也是第一款服务端架构模型，后来被应用到不同游戏上。后续很多游戏都是跟《UO》一样，直接在 MUDOS上进行二次开发，直到 如今，一些回合制游戏，以及对运算量小的游戏，依然采用这种服务器架构。

第一代服务器架构图:

线程模型

​(2) 第二代网游服务器(分区分服)

2000年左右，随着图形界面的出现，游戏更多的采用图形界面与用户交互。此时随着在线人数的增加和游戏数据的增加，服务器变得不抗重负。于是就有了分服模型。分服模型结构如下：

分服模型是游戏服务器中最典型，也是历久最悠久的模型。在早期服务器的承载量达到上限的时候，游戏开发者就通过架设更多的服务器来解决。这样提供了很多个游戏的“平行世界”，让游戏中的人人之间的比较，产生了更多的空间。其特征是游戏服务器是一个个单独的世界。每个服务器的帐号是独立的，每台服务器用户的状态都是不一样的，一个服就是一个世界，大家各不牵扯。

后来游戏玩家呼吁要跨服打架，于是就出现了跨服战，再加上随着游戏的运行，单个服务器的游戏活跃玩家越来越少，所以后期就有了服务器的合并以及迁移，慢慢的以服务器的开放、合并形成了一套成熟的运营手段。目前多数游戏还采用分服的结构来架设服务器，多数页游还是采用这种模式。

线程调度

分服虽然可以解决服务器扩展的瓶颈，但单台服务器在以前单线程的方式来运行，没办法充分利用服务器资源，于是又演变出了以下2种线程模型。

（编辑：温州站长网）

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