浅谈网络游戏的设计——服务器端编程(1)
发表于2016-08-31
本游戏服务器端操作系统采用UNIX，因为UNIX是标准的服务器操作系统，可保证网络游戏的稳定性。因此，以下所有的编程都将针对UNIX进行。
服务器端的整体构架如下：通讯模块，消息传递模块，游戏规则模块，线程管理模块，游戏世界管理模块。
通讯模块：
通讯模块主要实现与客户端的通讯功能，实际上，通讯模块就是对套结字Socket的封装。Socket是UNIX下的网络通讯基础，对于一个Socket我们可以对其进行读写操作，读入的数据来自客户端，写入的数据可供客户端读取。
Socket主要有阻塞套接字和无阻塞套接字两种，对于无阻塞套结字，每次读写后，不管读写的字节数是否达到要求，都立即返回；而对于阻塞套结字，若读写字节数不够，函数将被阻塞，直到所有待处理的数据都处理完毕才返回。可以看出，若采用无阻塞套结字，则将使网络传输变得很不稳定，在网络环境不好时很难控制传输。因此，对于我们的系统，将采用阻塞模式。
我们下一个面临的问题是怎么知道何时读入，如果在不合适的时候从阻塞套接字读入数据，那线程很可能将被阻塞，这里采用了select——多路复用技术，原理是对我们的socket进行监视，如果socket上有读事件发生，将调用消息模块发送消息给socket的携带对象，对其进行读写。
以下是对Socket的简单封装：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | class SSocket{ fd_set *SockSet; //fd_set，也就是我们的select监听集合 char IsListenSocket; //是否是监听套接字 int ServerPort; //监听套接字的监听端口号 struct sockaddr_in addr; //地址信息 public: SSocket(); ~SSocket(); int Socket; //socket int CreateListenSocket(fd_set *sset, int Port, char* addr); //初始//化一个监听socket int AcceptSocket(int listen_fd, fd_set *sset); //初始化一个非监听socket int CloseSocket(); //关闭 socket int SendBuf(void *buf, int size); //发送数据 int RecvBuf(void *buf, int size); //接收数据 int SetSocketFd(); //将socket加入到监听集合中 int ClrSocketFd(); //将socket从监听集合中清除 }; |
通过对socket的封装，我们完成了通讯模块的基本任务。下一步要做的是传输网络上的消息，此时需要对SSocket继续封装，首先定义一个消息结构体，然后就是读写消息，消息结构根据各个游戏不同，在此就不再深入探讨了。
线程管理模块：
由于我们用了阻塞模式，这就意味着必须要为各个socket创建单独的线程，否则很可能会引起服务器端停止工作。因此我们需要封装线程，封装内容主要包括：线程函数地址，线程开始时间，线程上次阻塞时间，线程最大阻塞时间，线程start方法，线程stop方法。线程stop方法可以通过发送信号给线程来达到杀死线程的目的。
线程类封装完成后，我们就可以开始编写管理模块代码了。管理模块其实也是一个线程，其第一功能就是监视各个线程是否阻塞超时，通过察看线程上次阻塞时间和最大阻塞时间来完成。一旦发现当前时间超过线程最大阻塞时间加上线程上次阻塞时间，既可断定线程阻塞超时，此时就需要kill该线程。另外，其他一些根线程有关的管理方法都有此模块负责。
消息传递模块：
对象、模块之间怎样传递消息，这也是服务器端设计的重点。举一个简化的例子说明如下：若某一玩家对另一玩家发了一条信息，先通过通讯模块接收数据，然后用消息传递模块通知另一玩家，再由另一玩家的线程调用通讯模块把消息发回客户端，这就是消息传递模块的作用。
要怎样封装消息模块呢？第一步就是做一个MessageBox类，它是一个堆栈，用来装消息，主要由pop和push方法，当然这里不能忘了必须实现一个存储消息数据结构。第二步封装就是HandleMessage类，这就是我们的消息模块的主要实现。其中有一个WaitMessage方法，调用此方法后，线程将被阻塞，直到有消息到达。在此可通过无名信号量来实现，也就是UNIX下的sem，它可以增加或减少信号量来实现互斥。然而，有人一定会问，为什么我们要有WaitMesssage呢，这不是将造成线程阻塞吗？其实，服务器端是一个被动驱动的模型，就像没有踩油门汽车就不会走一样，如果没有消息来驱动，服务器端就不会运行下去。
实现以上封装后，在两个对象之间发消息就变得很简单，我们直接用SendMessage方法就可以，SendMessage的实现也很简单，就是调用MessageBox里Push方法向里边放消息，之后把sem加一，这样接受这就可以收到消息了。
其他：
剩下的两个模块，都是与游戏相关的，事实上他们是两个更为复杂的模块，根据要编写的游戏的不同，这两个模块实现也不同。但是，他们究竟是做什么的，下面通过一个例子来说明：
假设我们现在开发的是一个RPG游戏，我们的玩家在屏幕上让游戏人物向前走了一步，此时发送移动请求给服务器端，服务器端的通讯模块收到后，便通知游戏世界管理模块，游戏世界管理模块调用游戏规则模块，判断玩家请求是否符合规则（是否合法），若可以移动，再由游戏管理模块将其坐标改变，最后再通知其相关玩家。也就是说，规则模块实际上是专门处理游戏业务逻辑的，管理模块实际上是专门处理游戏对象的。
小结
网络游戏的开发入门是挺难的，实际上，本文只能起到抛砖引玉的作用，仅告诉大家一个入门的方法而已，剩下的，还有那烦人的一行一行实现代码。
非常希望对网络游戏设计感兴趣的与我交流
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