高性能分布式游戏服务器框架
2020-09-09 21:50:44 【大 中 小】

目前网上优秀的开源游戏服务器框架也不少(当然与web框架比起来就少太多了),但总结起来都各有各的优缺点,下面列出我在选型过程中的一些考量,希望大家能开放的讨论,有不恰当的地方也请指正。

首先是开发语言

目前用于游戏服务器开发的主要应该有以下这些语言:

  1. c/c++

    优点:

    性能很好

    开源框架:

    1. skynet
    2. 底层是C 开发语言是lua,
    3. 没有客户端库
    5. kbengine
    6. 底层是C++ 开发语言可以使用C#,Python
    7. 有多个平台的客户端库

  2. C#

    优点:

    性能很好

    开源框架:

    1. Scut
    2. 底层C#   开发语言是 C#、Python和Lua多种脚本进行开发
    3. 有多个平台的客户端库
    5. Photon
    6. 底层C#   好像是收费的,但毕竟出名
    7. 有多个平台的客户端库

  3. Python

    是我最想使用的一种开发语言

    1. 开发效率非常高

    2. 支持协程,能开发出高并发性的游戏,而且代码可读性好

    3. 目前有很多游戏公司应该都使用的是Python作为后端游戏服务器开发语言,有相对成熟的案例

    缺点:

    1. Python很致命的一个问题是进程不能利用多核,也就是说一个进程只能利用一个CPU进行计算,如果要用多核就需要新开进程,这样会造成服务器的维护成本增加,而且开发项目时所需要考虑的问题也更多

    开源框架:

    1. twisted可以用来做网关服务器
    2. firefly应该很早就不维护了

  4. Java

    1. 没有找到比较好的开源框架

    2. 对协程支持不够好

    3. 开发效率较低

  5. java script

    优点:

    1. 1. 语法灵活(这是一把双刃刀,用起来要小心,尤其是团队开发中)
    2. 2. 开源库丰富

    缺点:

    1. 1. 语法上有一些缺陷
    2. 2. 跟Python一样不支持多核
    3. 3. 对协程支持不够好,地狱回调很可怕,虽然有一些解决方案,但用起来稍微有点别扭

    开源框架:

    1. Pomelo网易出的,安静了一段时间,最近又开始维护了
    2. 有多个平台的客户端库

  6. golang

    优点:

    1. 1. 性能好,跟C/C++/C#一样编译型语言
    2. 2. 语法比较简单,开发效率也比较高,接近Python
    3. 3. 语言级别支持协程
    4. 4. 单进程支持多核并发计算

    缺点:

    1. 开源库较少,会golang的开发者比较少

    开源框架:

    1. leaf接触的第一个golang框架,设计不错,但不支持多进程
    2. 没有客户端库,需要自己实现
    3. cellnet刚接触,没法评价,但好像它用了callback回调函数的设计,这样的设计在golang应该可以避免

游戏框架的不足

结合个人的实际情况,当时我主要的选择从 skynet Pomelo leaf 这三个框架里面来选择

skynet设计思路非常牛逼,看了风云大牛的设计感觉应该是一个高性能,高稳定性的游戏服务器框架,而且有很多产品已经使用上了。
但个人认为skynet可能也会有以下的两个问题

  1. Actor模式可能对架构能力比较高,不如rpc模式明了

  2. skynet使用第三方网络库的时候可能需要造轮子,要放开膀子开发有些难,跟python tornado的一样,要写出高性能的程序也对开发人员有一定的要求

Pomelo由网易团队开发的,对多进程架构做的非常好,不过由于java script性能的关系Pomelo的定位也在一些中小型非即时战斗类游戏,经过一段时间的学习和测试,最后还是无奈放弃了

最后经过多方考虑,我选择golang作为开发语言,当时第一个接触的就是leaf,学习开发了一段时间发现了leaf的一些不足

  1. 不支持多进程

  2. 没有客户端开发库,需要自己造轮子

上面列出来的都是这几个框架的缺点,其实这几个框架都非常优秀,只是不同的需求有不同的要求罢了,希望大家能根据自己实际需求选择最适合自己的框架

对游戏服务器框架的想法

自己心里也对游戏服务器框架有一些自己的想法,最终决定造这个轮子。

  1. 高性能,支持多核

    这在未来开发,扩展,维护会轻松很多,比如Python这样一台服务器跑上百个进程的游戏服务器,维护起来就很让人头疼

  2. 支持协程

    协程在客户端中应用不大,但在服务器开发中可以发挥极大的威力:

    1. 高并发,能最大的利用cpu资源

    2. 异步开发同步化,免去了回调函数设计,避免了地狱回调

  3. 支持分布式,但也支持单进程部署

    有些框架写一个demo都需要启动多个进程,实际上在项目前期可能一台服务器就能够支持了,我希望实现一个既可以单进程部署又可以分布式部署的框架

    1. 单进程能够实现高性能

    2. 分布式部署不用重新设计编码

    这个需求的实现主要靠约定,只要开发的时候按分布式环境来开发,代码一般都不需要移植

  4. 有丰富的客户端开发库

    让开发者专心业务开发,不同再去造轮子了

mqant框架的架构

mqant就是按照以上的思路设计的,同时设计思路上参考了Pomelo,并且也使用了leaf框架的部分代码。

  1. golang本身支持高性能,支持多核

  2. 支持协程
    因此mqant的RPC通信都可以按同步来写, 例如:

    1. //远程调用 Login模块的getRand方法
    2. result,err:=m.RpcInvoke("Login","getRand",roomName)
    3. if err==nil{
    4. //getRand 调用成功了，再做下面的远程调用
    5.     result,err:=m.RpcInvoke("Login","getName",roomName)
    6. }
    7. //上面的调用都执行完了才执行下面的代码
    8. ....
    10. result 是远程调用成功以后的返回值
    11. err     是远程调用失败的信息
    13. 以上代码非常清晰,跟普通的函数调用基本一样,但如果用回调函数的话,如下:
    15. m.RpcInvoke("Login","getRand",roomName,func(result string,err string){
    16. if err!=nil{
    17.             m.RpcInvoke("Login","getName",roomName,func(result string,err string){
    18. //调用都执行完了才执行下面的代码
    19.             })
    20.         }
    21. })
    22. ...

  3. 支持分布式,但也支持单进程部署

    mqant是按模块为单位来划分功能模块的,可以将一组模块放到一个进程来运行,也可以将所有模块放到同一个进程来运行(即单进程模式)

    mqant模块间约定按标准的RPC来相互调用

    RPC底层分两种模式

    1. 1. 基于golang chan的单进程通信
    2. 2. 基于rabbitmq的跨进程通信

    RPC会根据模块间的部署情况选用适当的通信方式,以达到在单进程模式下RPC通信的最低性能损耗和最快的响应时间

  4. 有丰富的客户端开发库

    mqant没有考虑帮开发者造一个客户端开发库,而是选用了目前物联网中非常流行mqtt协议来作为通信协议,mqtt本身就有各个平台的客户端开发库,因此可以直接用mqtt的客户端开发库对接到mqant上来。实现了mqant跨平台通信的要求


  5. KBEngine
    是一款开源的游戏服务端引擎，使用简单的约定协议就能够使客户端与服务端进行交互，使用KBEngine插件能够快速与(Unity3D, OGRE, Cocos2d, HTML5, 等等)技术结合形成一个完整的客户端。
    服务端底层框架使用c++编写，游戏逻辑层使用Python(支持热更新)，开发者无需重复的实现一些游戏服务端通用的底层技术， 将精力真正集中到游戏开发层面上来，快速的打造各种网络游戏。kbengine底层架构被设计为多进程分布式动态负载均衡方案， 理论上只需要不断扩展硬件就能够不断增加承载上限，单台机器的承载上限取决于游戏逻辑本身的复杂度。

    Gfirefly （9秒社区）
    免费、开源、稳定、快速扩展、能 “热更新”的分布式游戏服务器端框架，采用Python编写，基于Twisted框架开发。它包括了开发框架和数据库缓存服务等各种游戏服务器基础服务，节省大量游戏开发的工作时间，真正做到让使用者把精力放在游戏玩法逻辑上。用它可以搭建自定义的分布式架构，只需要修改相应的配置文件即可。
    优势特性
    采用单线程多进程架构，支持自定义的分布式架构；
    方便的服务器扩展机制，可快速扩展服务器类型和数量；
    与客户端采用TCP长连接，无需考虑粘包等问题；
    封装数据缓存服务；
    可实现实时热更新数据以及游戏逻辑，客户端玩家无感觉；
    有几十个基础游戏玩法系统模块提供组装使用（v1.3.0提供）；

    网易的柚子
    服务器端引擎 Node.js 编写 js binding技术

    Scut
    游戏服务器引擎是使用C#语言开发，特别适用于手机网络游戏，支持使用Python和lua进行游戏开发；可以支持多种数据库：支持HTTP/Socket协议同时接入。

    Mangos
    MaNGOS是WoW的模拟服务器端工程(魔兽私服模拟器),架设在sourceforge上,使用C++,开放源码,代码写的很清楚,架构清晰,质量很高.我看重的,是其对3D游戏服务端编程的通用流程和问题的处理手法和经验.研究消息包结构,一般就能推断WoW采取哪种逻辑方案来解决一些棘手的通用问题,而服务端编程质量在很大程度上取决于程序员的经验.
    由于采用大量优雅的模板技法,MaNGOS的编译速度很成问题,调试变得有点困难.

    DEF（Distributed Entity Framework）
    是基于Unity3D扩充的纯C#服务端引擎，目标是通过Unity3D+DEF形成手游整体解决方案。
    和Unity3D配套使用的服务端引擎
    a. 使用c#语言，便于业务层构建客户端服务端公共库，减少异构语言造成的研发损耗；
    b. 跨平台，引擎中提供的客户端库均可运行于pc，Android，iOS；
    c. 类Actor模型，易于分布式扩展；
    d. Entity.Component，分布式实体组件模型，封装了实体，组件，属性概念以及三者交互；
    e. Node系统，类似Unity3D的Playmaker，都是图形化节点驱动，区别是Playmaker是客户端单机，Node是服务端客户端配合运行。

    分布式游戏网关–fooking
    fooking是一个分布式游戏网关，主要用于承载长连接，将客户端的数据包完整的转发给后端，后端服务处理完之后由fooking转发给客户端。
    当然不只如此，他包括：
    1、分布式网关配置,只需要简单配置就能动态添加网关,以提供更多的连接数量；
    2、SESSION维持（回话），每个连接会有唯一sessionid,后端只需要指定sessionid发送消息即可，不用关心这个连接在哪台机器上；
    3、组播，N个用户加入到一组，只需要向组名发送消息即可，不用关心这个组有多少人(当然你非要自己去循环session发送我也阻止不了你)；
    4、服务器状态监控，可以观察到当前有多少组服务器，总共有多少连接，每台服务器上有多少连接，哪些空闲，哪些繁忙；
    5、客户端连接与断开事件通知；
    6、后端无语言限制，遵循fastcgi协议即可;
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