开源服务器框架NoahFrame分享：第一章 游戏服务器的进化
发表于2017-10-17
NF(https://github.com/ketoo/NoahGameFrame)全称为 NoahFrame/NoahGameFrame。
NF最早为客户端设计，后来随着时代的变化，而为自己又转为服务器开发，故在吸收了众多引擎的优点后（包含Ogre的插件模式&模块化管理机制，Bigworld的数据管理&配置机制，类似MYGUI的接口层次设计），经过多年演化和实践，变成了一套游戏开发J解决方案。方案中包含开源的服务器架构，网络库（站在libevent的肩膀上），和unity3d的demo源码。现在NF已经在多个公司的多个项目中使用，其中包含知名产品 《全民无双》。
关键词
NoahGameFrame/NoahFrame/NF
集群/负载均衡/分布式
网关服务器 GateServer 心跳 多线程/线程池 开源网络框架/模型
一致性hash算法/ConsistentHash
游戏开发中的设计模式/数据结构
Socket Nagle/粘包/开源游戏服务器/ Game Server
一说到游戏服务器，其实大部分人第一认知，估计就是网络库，在很多人眼里，网络库几乎作为服务器坚实技术的代表，但我这里想提醒的是，这些人最后几乎都走了造轮子的不归路，因为网络库虽然是组成服务器软件最重要的基础库之一，但是同时也应该是项目成熟期接触最少的库，唯一却可替代。
第一阶段：最原始的服务器架构
单纯来说很简单，大部分服务器在处理业务逻辑的时候，还会直接处理socketid相关的内容，出BUG让人防不胜防。大概如下图所示：
优点：
开发简单，新成员可以快速理解，无复杂集群状态管理。
缺点：
几乎所有业务均在一起，一处业务出问题宕机，则会影响所有业务；同时不能扩容也不能应对运营不定时带来的流量压力。
第二阶段：支持分线，代理的架构
目前还是有很多游戏服务器属于此类型，对于做手机游戏，小游戏或者创业团队来说，这类方案基本是优选（特别是对于没有历史积累的团队来说--比如说拿unity直接开发服务器，服务器能跑就行了。。。至于负载，质量，则是游戏先能做完，或者能上线再说吧）
优点：
1：增加了多线程/进程机制，可以有效的通过部署应对不定期的流量压力；
2：增加了网关，有效加强了对于外网非法数据的屏蔽能力，降低了GameServer处理这些数据的消耗，不再直接连接数据库，加快了game处理业务的速度。
缺点：增加了新成员对于架构的理解，以及也需要写一部分异步代码（数据库方面），会加入各种转发消息的功能。
第三阶段：支持集群，actor，拆分子结构等方案的架构（NF解决方案）
优点：
1：增加了可动态扩容的多线程/进程/Actor机制，可以有效的通过动态扩容应对大平台带来的流量压力（理论上有机制，就无限扩容）；
2：拆分了各种功能划分为单独的服务器，可以有效降低单点故障，加强了集群的可持续性和系统的可用性，避免了单个系统故障可能引起的”雪崩效应“；
3：集群内部服务器，均增加了一致性算法，有效的保障了数据的一致性，和协议路由准确性；
4：大量的actor应用，有效的避免了http，mysql等同步等待的业务堵塞主业务的情况，加强了整个架构的灵活性；
5：大量的基础库插件，大大的提升了开发效率和系统的成型率；
缺点：架构过于复杂，需要一定水平的成员才能驾驭，否则会很容易发生隐藏的非必现事故；
那现在来说一下NF的服务器架构的一些基础内容。
1：区服管理相关
在整体架构上，NF设计为可分区分服也可全区全服部署。如果是全区全服部署，则相当于一个大区扩容接纳所有玩家（在worldserver下面扩容gameserver）；如果是分区分服部署，则worldserver下属为一个单服，许多worldserver构成的单服一起注册在master构成整个游戏世界。
2：服务器管理机制
（1）masterserver
masterserver管理所有的loginserver和所有的worldserver，区服的状态和列表，可由worldserver主动发消息更新（所有的loginserver和worldserver一启动就要向master注册），它是整个额架构中的老大，中心节点。同时，次节点可以支持配置多台服务器以避免单点，而且这些无需额外写代码；
（2）worldserver
worldserver管理所有此服下面所有的gameserver和proxyserver，并保存他们的状态（所有gameserver和proxyserver一启动就需要连接到worldserver注册）。同时，次节点可以支持配置多台服务器以避免单点，而且这些无需额外写代码；
（3）loginserver
loginserver主要用于向用户展示区服列表和处理登录逻辑，loginserver一启动就需要像masterserver注册。同时，次节点可以支持配置多台服务器以避免单点，而且这些无需额外写代码；
（4）gameserver一启动就要向worldserver注册并纳入管理，如果worldserver广播下来的服务器列表中有其他worldserver，还需要主动去连接其他的worldserver（几乎所有的server都会有这样的逻辑，扩容用）；同时，gameserver接受proxyserver的连接；gameserver内部自带actor，因此架构中不再继续使用DBServer这样的代理数据库服务器；
（5）proxyserver在架构中主要用与代理client数据请求的作用以及核对消息的作用，一启动就需连接到worldserver并接受管理，并从worldserver获取到gameserver（同一个服）列表然后主动连接到所有的gameserver；proxyserver会主动汇报自己的状态和开放端口给worldserver。同时，次节点可以支持配置多台服务器以避免单点，而且这些无需额外写代码；
3：插件和模块机制
下过代码观察的同学就肯定知道，所有服务器中，可执行文件都是一样的，都是一个NFPluginLoader_d这样的执行文件，他启动的时候会自动检测Plugin.xml目录下面的所有插件(plugin)，然后加载所有的插件，开始帧循环；而在每个插件中，又有大量的各种程序员们根据功能的归类划分出来的模块(module)，插件又会初始化这些模块，然后启动帧循环。插件Plugin作为模块Module的容器/承载着，本身提供了他所承载的Module创造，初始化的任务；所有的Module并行完成所有的业务逻辑，Module与Module可以互相调用接口，为对方提供服务。
4：actor机制
actor机制主要用户解决同步堵塞访问的瓶颈，比如数据库访问，比如http请求，比如长时间运算等问题；在NF中，大量使用了actor技术，后续还有计划，让每个scene都运行一个actor，这样来提升gameserver的承载能力；
5：直链nosql数据库机制
从架构图上可以看出，gameserver直连了数据库，并没有像传统架构那样使用一层数据库代理，是因为基于目前nosql越来越优秀，夸服同步服务需要也越来越旺盛，需要直接内存数据库以开发更复杂的业务。同时，在直练数据库的情况下，又提供actor服，解决了同步存储/加载数据的堵塞问题，使用NF即可支持同步/异步访问数据库；同时，协程技术也支持同步代码异步性能来支持此特性，让程序员不用担心io堵塞问题写同步代码，大大提升了效率；
上述为NF设计上的一些大概内容，如有兴趣，请继续跟进本博客，会持续把整个NF的设计过程讲解出来，也希望持有不同意见的同学加入交流。