网络游戏服务器通信架构及关键技术研究

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电子科技大学硕士学位论文

戏的刺激性和团队性。

４．互动沟通性

网络游戏，还原了游戏的本源——人与人的互动，在虚拟空间中创造着游戏生活。真人之间的共同参与，使沟通是在人与人之间进行的，这种沟通是相互和平等的，大大增加了游戏过程中的互动性。网络游戏公司以游戏为纽带建立起来的社区，成为吸引用户参与游戏的重要因素。

目前的网络游戏的发展相对于其他的网络经济而言，虽然已经比较成型，但还没有在业界形成一个比较统一的游戏类别划分标准。从内容构架角度划分，可以把网络游戏分类为角色扮演类＠似ＯＩ心Ｇ）、策略类或战略类＠Ｄ订ＯｓＬＧ）、即时策略类（Ｍ＾偶ＴＳ）、动作类（ＭＭＯＡＣｌ）、冒险类（ＭＭＯＡＶＧ）、模拟类游戏（ＭＭＯＳＧ）、棋牌类（ＭＭｏｃＰ）、运动类（ＭＭＯｓＰｌｌ）和赛车类（ＭＭＯＲｃＧ）等。本文中统称为ＭＭＯＧ（ＭａｓｓｉｖｅＭｕｌｔｉｐｌａｙ豇０１１１ｉ∞Ｇ锄ｅｓ）。

根据《２００５年中国网络游戏研究报告》的统计调查，在网络游戏用户中，棋牌类和ＭＭＯＩ渖Ｇ在过去一年中都有６０％以上的用户接触率，过去一年内玩过休闲动作类和益智趣味类游戏的网络游戏用户也都占到５０％以上。从最经常的游戏类型来看，最经常玩ＭＭＯＩ冲Ｇ的用户所占比例最高，达到３０．７％，最经常玩休闲动作类、棋牌类、益智趣味类的网络游戏用户所占比例分别为２１．２％、１９．１％和９．４％。

１．２．２游戏服务器发展现状

网络游戏服务器是网络游戏的承载和支柱，几乎每一次网络游戏的重大变革都离不开游戏服务器在其中发挥的作用。电子游戏行业经过二十年的发展，己经成为与影视、音乐等并驾齐驱的全球最重要的娱乐产业之一。互联网游戏的出现为电子游戏行业发展注入了新的活力，改变了单机版游戏固定、呆板、与机器对话的状况。近年来国际上网络游戏的飞速发展使其在电脑游戏行业中异军突起，成为网络界关注的焦点，逐渐成为网络业三大（网上金融、网上教育和网络游戏）赢利且利润优厚的领域之一，其飞速发展为中国网络游戏的发展提供了～个非常好的借鉴作用。下面介绍一下国外在网络游戏研发方面最发达的两个国家，美国和韩国的游戏服务器发展状况。

美国电子游戏行业己经超越拥有百年历史的好莱坞电影业而成为整个电子娱乐产业的龙头。２００１年到２００５年，美国的网络游戏收入高速递增，由３亿多美元４

第一章绪论

增加到１０亿多美元。其游戏引擎技术和服务器技术已经相当成熟，成功投入市场使用。到２００５年，基于网络服务订购的ＭＭＯＧ０订ａＳｓｉｖｅＭｕｌｔｉｐｌａｙｅｒｏＩｌｌｉｌｌｅ突破４５亿美元的销售额【３】。

韩国是近几年来全球游戏产业增长最快的国家。自１９９７年东南亚经济危机以后，韩国政府将游戏产业确定为国家支柱性产业之一，定位为文化产业。经过多年的技术积累沉淀，其服务器技术（如ｗｅＩＩｌａｄｅ公司提供的服务器组负载均衡方案）Ｇ锄ｅｓ）和安全技术（如ＷｉｓｅＬｏ百ｃ公司的Ｘｌ硪ｐ和ｌｌＰｒｏｔｅｃｔ公司的Ｇ锄ｅＧｕａｒｄ等）已经相当成熟，韩国的网络游戏产业得到迅速发展，已经成为韩国最大的工业产业之一，在网络游戏领域超过了老牌的游戏生产国日本和美国。

国内外的网络游戏的研究处在不同的发展阶段，这一领域的研究和产品开发上，日韩欧美国家在全球占有很大市场。中国游戏研发技术发展相对国外滞后一些，紧跟国外的步伐，但目前核心技术相对而言缺乏市场竞争力，在持续发展逐步趋于成熟当中。用户数量和市场规模增长平缓，网络基础设施相对完善，市场格局稳定，形成较大的几个运营商，对市场具有一定的垄断能力。国家对行业的管理开始逐步加强，产商的开发技术和运营理念基本完善，国内网络游戏引擎、服务器通信技术也取得了长足发展。

１．２．３游戏服务器组织架构

在大型网络游戏里，客户端都不是直接连接到消息处理部分，而是先连接到接入服务器。接入服务器就相当于一个入口，逐步引导玩家与一系列的业务服务器进行交互。在一个游戏会话过程中，存在多个相对独立的业务，因此服务器在组织架构方面也有所考虑。这经历了几个不同的发展阶段。

?早期的ＭＭＯＧ组织模式

早期的ＭＭＯＧ使用所有业务、数据集中的处理方式。对于开发者来说，，这种模式减少了对整体系统的架构时间、测试时间，有利于少量开发者快速地完成服务器的代码设计。

但其中存在的问题也是相当明显的，所有的业务处理放在一处，不但大大增加了系统的负担，而且很容易因为一处ＢＵＧ而导致整个程序崩溃。程序崩溃的同时，也会造成整个游戏世界所有玩家掉线、数据丢失等严重后果。

?中期的ＭＭＯＧ组织模式由于用户量的不断提升，采用早期设计的系统将会越来越缓慢。解决这种问

题最为直接的办法莫过Ｆ为用户提供多台服务器，由程序自动或是用户手动选择要进入哪一台服务器。从服务端技术上讲，这种改进并不存在太大的进步，仅仅是强行将用户分散到各个游戏世界中去而已。

●当今ＭＭＯＧ主璎的组织模式

如图ｌ—ｌ所示，当今ＭＭｏＧ主要采用按业务分离式集群的组织方式。由Ｉ。网络游戏中存在过多的业务（聊天、行走、交易、剧情、战斗），使得服务器的负担变得很繁重。将某止匕业务分离到单独的服务器上，可以有效地减少每种服务器的负担。ｍ且由于程序上的分离，每种服务器各自的程序也变得相对精简。另外，些大流萤世务的分离，还町以有效地提高游戏服务器的人数上限。

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图】．１游戏服务器的业务分离式架构

这种业务分离式集群架构方式，可以带来以Ｆ的优势：

…业务的分离使得每种服务器程序变得简单，这样可以降低出错的几率。即便出错，也不至于影响到整个游戏的进行，而且ａｒ以通过快速启动另一台备用服务器替换掉出错的服务器。

（２）业务的分离使得流量得到了分散，这样可以减轻网｝的负担，系统遍历、程序自勺响应速度都会得到提升。

第一章绪论

（３）短小的程序在编译为二进制码后，如果足够小，便可以全部放入ｃＰＵ缓存（服务器级ＣＰＵ一般都有数ＭＢ的缓存，完全足够放入１至２ＭＢ代码段的程序），这将大大提升程序运行的速度。

（ｑ将大部分业务都分离出来，从而主体服务器如地图服务器基本上只是处理角色的行为逻辑或角色行为相关数据的传输，单台服务器能够处理的角色将大大提升。其他的业务相对比较独立，可以按最大人数增加服务器。而主体服务器为了适用峰值时大量业务的响应，一般采用动态均衡策略进行处理。

１．２．４游戏服务器设计要求

１．２．４．１网络游戏服务器的基本需求

网络游戏是一种比较典型的分布式实时互动的网络应用。在过去几年里面，有三种都属于实时交互的网络应用，它们之间截然不同，但互联网上的地位却非常突出：（１）军事模拟类应用；（２）网络虚拟环境；（３）大规模多人在线游戏（ＭＭＯＧ）。调查分析表明，现今的娱乐业在ＭＭＯＧ上，包括手机游戏和在线游戏上，都进行了大量的投资。

从其联网技术来看，ＭＭＯＧ和其他类的多媒体应用不同，有非常不同的特征。在ＭＭＯＧ当中，用户需要与很多事物进行交互，因此就需要在网络上传递产生相当数量的控制信息。玩家在ＭＭＯＧ游戏中娱乐的过程中必须保证流畅的游戏画面和动作，这也就要求游戏的事件数据必须能够在指定的间隔时间范围内到达。如果数据超时，那么这些数据对于实时的游戏活动来说已经没有用处。经常发生数据无用情况的话，会导致游戏玩家的对游戏基本功能的满意度急剧下降，大大降低游戏体验带来的乐趣。因此，较短的时间延迟是游戏最基本的要求【４】。１．２．４．２设计挑战

由于网络本身传输延时和传输带宽的限制，给服务器的设计带来了以下的挑战

【习：

（１）快速响应用户。整个系统应该设法隐藏固有网络延时，快速响应用户，保证用户操作流畅。

（２）提高通信效率。系统应当设计适当的通信协议，以降低网络通信量，使带宽不至于成为某些客户端的性能瓶颈。

（３）设计高效的并发系统。在Ｃ／Ｓ模型中，服务器节点维护整个世界状态，处理所有客户端请求，成为系统的关节点。因此，客观上要求服务器具有高并发性，应７

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