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开源服务器框架NoahFrame分享：第二章 插件与模块

发表于2017-10-17
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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





最初接触插件（Plugin）是当年开发客户端的时候使用的Ogre引擎，里面的设计另当时我这个小菜鸟惊叹不己，原来还可以这样组织代码。然后时隔多年，在Ogre的影响下，又进一步在NF引擎内加入了module和component，用以完善插件式遗漏的一些缺陷。
Ogre的插件式架构，是建立在动态库上的，windows为.dll，linux为.so，NF引擎也是如此(我在主导无双项目在开发的时候，又全部改成了静态库，改成静态库在NF引擎中只需要修改几十行代码即可)。使用插件来组织代码，好处非常多，比如同事分工协作方面，比如逻辑热更新方面（静态语言非脚本，比如使用c 热更新），比如维持代码的单纯度和统一管理规范方面，比如企业安全信息保密方面等等。
NF引擎的插件管理比Ogre略复杂，主要体现在每个插件内部都有module，然后所有的module在启动时又都注册到PluginManager接受PluginManager的管理。NFPluginLoader为程序的执行入口，他会自动查找启动目录下的Plugin.xml文件，然后加载里面配置过的plugin（或者自行传入名字让PluginLoader加载），例如：
  1. <XML>
  2.         <GameServer>
  3.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  4.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />
  5.                 <Plugin Name="NFGameServerPlugin" />
  6.                 <Plugin Name="NFGameServerNet_ServerPlugin" />
  7.                 <Plugin Name="NFGameServerNet_ClientPlugin" />
  8.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />
  9.             <ConfigPath Name="../" />                
  10.         </GameServer>

  12.         <LoginServer>
  13.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  14.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />        
  15.                 <Plugin Name="NFLoginLogicPlugin" />
  16.                 <Plugin Name="NFLoginNet_ServerPlugin" />
  17.                 <Plugin Name="NFLoginNet_ClientPlugin" />
  18.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />
  19.             <ConfigPath Name="../" />                
  20.         </LoginServer>

  22.         <MasterServer>
  23.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  24.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />
  25.                 <Plugin Name="NFMasterServerPlugin" />
  26.                 <Plugin Name="NFMasterNet_ServerPlugin" />
  27.                 <Plugin Name="NFMasterNet_HttpServerPlugin" />
  28.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />
  29.             <ConfigPath Name="../" />                
  30.         </MasterServer>

  32.         <ProxyServer>
  33.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  34.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />
  35.                 <Plugin Name="NFProxyLogicPlugin" />
  36.                 <Plugin Name="NFProxyServerNet_ClientPlugin" />
  37.                 <Plugin Name="NFProxyServerNet_ServerPlugin" />
  38.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />
  39.             <ConfigPath Name="../" />                                
  40.         </ProxyServer>

  42.         <WorldServer>
  43.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  44.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />
  45.                 <Plugin Name="NFWorldNet_ClientPlugin" />
  46.                 <Plugin Name="NFWorldNet_ServerPlugin" />
  47.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />        
  48.             <ConfigPath Name="../" />                
  49.         </WorldServer>
  50.         
  51.         <TutorialServer>
  52.                 <Plugin Name="NFKernelPlugin" />
  53.                 <Plugin Name="NFConfigPlugin" />
  54.                 <Plugin Name="NFLogPlugin" />        
  55.                 <Plugin Name="Tutorial1" />        
  56.             <ConfigPath Name="../" />                
  57.         </TutorialServer>
  58. </XML>
复制代码



Plugin.xml内部声明了每类服务器启动的时候需要加载的插件以及配置文件(NFDataCfg)路径，因为考虑到产品运维更偏向使用脚本批量启动服务器，因此AppID在脚本中可以传入，比如：

  1. ./NFPluginLoader_d -d Server=MasterServer ID=3
  2. ./NFPluginLoader_d -d PluginX.xml Server=MasterServer ID=3
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插件加载程序的入口在文件NFPluginLoader.cpp的main函数，会先初始化NFCPluginManager,
然后调用NFCPluginManager进行初始化加载动态库(.dll  .so)，然后统一管理所有的插件，并统一进行初始化，反初始化，帧执行等操作，简略代码如下:

  1. int main(int argc, char* argv[])
  2. {
  3.         ProcessParameter(argc, argv);

  5.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->Awake();
  6.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->Init();
  7.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->AfterInit();
  8.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->CheckConfig();
  9.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->ReadyExecute();

  11.         while (true)
  12.         {
  13.                 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1));

  15.                 NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->Execute();
  16.         }

  18.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->BeforeShut();
  19.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->Shut();

  21.         NFCPluginManager::GetSingletonPtr()->ReleaseInstance();

  23.         return 0;
  24. }
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因为任何一个插件（Plugin）必须继承自NFIPlugin类，它拥有NFIModule类所有的统一调用接口（任何模块，必须继承自NFIModule并拥有以下接口Awake, Init, AfterInit, Execute, BeforeShut, Shut,  Finalize等统一接口）：
  1. class NFIModule
  2. {

  4. public:
  5.         virtual bool Awake()
  6.         {
  7.                 return true;
  8.         }

  10.         virtual bool Init()
  11.         {
  12.                 return true;
  13.         }

  15.         virtual bool AfterInit()
  16.         {
  17.                 return true;
  18.         }

  20.         virtual bool CheckConfig()
  21.         {
  22.                 return true;
  23.         }

  25.         virtual bool BeforeShut()
  26.         {
  27.                 return true;
  28.         }

  30.         virtual bool Shut()
  31.         {
  32.                 return true;
  33.         }

  35.         virtual bool ReadyExecute()
  36.         {
  37.                 return true;
  38.         }

  40.         virtual bool Execute()
  41.         {
  42.                 return true;
  43.         }
  44. };
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这些函数被调用的顺序，和NFCPluginManager启动的时候调用的顺序是一样的，每一个继承NFIModule的类(Mudole)，都是按照此顺序运行。

所有的Module类的载体都是插件(动态库)，因此为了夸平台，首先NF对要加载的动态库作了一个抽象，用NFCDynLib类来表示（这里向Ogre的作者致敬，几乎纯抄他的），一个动态库就是一个NFCDynLib类对象。同时NFCPluginManager类用来管理所有加载的NFCDynLib类对象，它负责根据动态库文件名对相应的库进行加载，并保存加载后的NFCDynLib对象指针，对于不同平台的插件区分加载，也是这里实现的，代码大概如下：
  1. class NFCDynLib
  2. {

  4. public:

  6.         NFCDynLib(const std::string& strName)
  7.         {
  8.                 mbMain = false;
  9.                 mstrName = strName;
  10. #ifdef NF_DEBUG_MODE
  11.                 mstrName.append("_d");
  12. #endif

  14. #if NF_PLATFORM == NF_PLATFORM_WIN
  15.                 mstrName.append(".dll");
  16. #else
  17.   mstrName.append(".so");
  18. #endif

  20.                 printf("LoadPlugin:%s\n", mstrName.c_str());
  21.         }

  23.         ~NFCDynLib()
  24.         {

  26.         }

  28.         bool Load()
  29.         {
  30.                 std::string strLibPath = "./";
  31.                 strLibPath = mstrName;
  32.                 mInst = (DYNLIB_HANDLE)DYNLIB_LOAD(strLibPath.c_str());

  34.                 return mInst != NULL;
  35.         }

  37.         bool UnLoad()
  38.         {
  39.                 DYNLIB_UNLOAD(mInst);
  40.                 return true;
  41.         }

  43.         const std::string& GetName(void) const
  44.         {
  45.                 return mstrName;
  46.         }

  48.         const bool GetMain(void) const
  49.         {
  50.                 return mbMain;
  51.         }

  53.         void* GetSymbol(const char* szProcName)
  54.         {
  55.                 return (DYNLIB_HANDLE)DYNLIB_GETSYM(mInst, szProcName);
  56.         }

  58. protected:

  60.         std::string mstrName;
  61.         bool mbMain;

  63.         DYNLIB_HANDLE mInst;
  64. };
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然后NFCPluginManager::Awake()函数在调用的时候，会先调用LoadPluginConfig()函数来动态库通过查找Plugin.xml内部配置的插件列表来加载需要的插件：
  1. bool NFCPluginManager::LoadPluginConfig()
  2. {
  3.     std::string strContent;
  4.     GetFileContent(mstrConfigName, strContent);

  6.     rapidxml::xml_document<> xDoc;
  7.     xDoc.parse<0>((char*)strContent.c_str());

  9.     rapidxml::xml_node<>* pRoot = xDoc.first_node();
  10.     rapidxml::xml_node<>* pAppNameNode = pRoot->first_node(mstrAppName.c_str());
  11.     if (!pAppNameNode)
  12.     {
  13.         NFASSERT(0, "There are no App ID", __FILE__, __FUNCTION__);
  14.         return false;
  15.     }

  17.     for (rapidxml::xml_node<>* pPluginNode = pAppNameNode->first_node("Plugin"); pPluginNode; pPluginNode = pPluginNode->next_sibling("Plugin"))
  18.     {
  19.         const char* strPluginName = pPluginNode->first_attribute("Name")->value();

  21.         mPluginNameMap.insert(PluginNameMap::value_type(strPluginName, true));

  23.     }

  25.     rapidxml::xml_node<>* pPluginConfigPathNode = pAppNameNode->first_node("ConfigPath");
  26.     if (!pPluginConfigPathNode)
  27.     {
  28.         NFASSERT(0, "There are no ConfigPath", __FILE__, __FUNCTION__);
  29.         return false;
  30.     }

  32.     if (NULL == pPluginConfigPathNode->first_attribute("Name"))
  33.     {
  34.         NFASSERT(0, "There are no ConfigPath.Name", __FILE__, __FUNCTION__);
  35.         return false;
  36.     }

  38.     mstrConfigPath = pPluginConfigPathNode->first_attribute("Name")->value();

  40.     return true;
  41. }
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其次会开始执行Init AfterInit等函数，每个函数都会调用内部NFIPlugin的同名接口，而在NFIPlugin内部又会调用所有的Module同名接口。比如Init函数做实例：

调用NFCPluginManager::Init内部会迭代所有的NFIPlugin，来调用NFIPlugin同名Init函数:
  1. virtual bool NFCPluginManager::Init()
  2. {
  3.     PluginInstanceMap::iterator itInstance = mPluginInstanceMap.begin();
  4.     for (itInstance; itInstance != mPluginInstanceMap.end(); itInstance )
  5.     {
  6.         itInstance->second->Init();
  7.     }

  9.     return true;
  10. }
复制代码


//而NFIPlugin内部又回迭代所有的Module，调用Module同名Init函数:
  1. virtual bool NFIPlugin::Init()
  2.     {
  3.         NFIModule* pModule = First();
  4.         while (pModule)
  5.         {
  6.             bool bRet = pModule->Init();
  7.             if (!bRet)
  8.             {
  9.                 assert(0);
  10.             }

  12.             pModule = Next();
  13.         }
复制代码



当所有的初始化成功之后，接着就会开始帧循环，以便网络库，心跳库等能够有机会处理自己的逻辑(比如接受消息，然后调用各逻辑模块驱动逻辑进行；又比如到点发奖等内容)代码如下，是不是和Init几乎一样？：

  2. virtual bool NFCPluginManager::Execute()
  3.     {
  4.         NFIModule* pModule = First();
  5.         while (pModule)
  6.         {
  7.             pModule->Execute();

  9.             pModule = Next();
  10.         }

  12.         return true;
  13.     }

  15.   virtual bool NFIPlugin::Execute()
  16.     {
  17.         NFIModule* pModule = First();
  18.         while (pModule)
  19.         {
  20.             pModule->Execute();

  22.             pModule = Next();
  23.         }

  25.         return true;
  26.     }
复制代码


在NF的插件架构中，核心在于module的驱动（因为所有的业务逻辑都在module内），插件plugin只是module的载体。当module实例化后，和插件几乎没什么关系，他们可以跨插件使用其他module而不存在限制，因为NF是面向接口编程，任何module只需依赖其他module的接口（请自行观看各种设计模式书籍）。


那么，如何在一个module中来获取其他module呢?


每个module初始化的时候，都会调用Awake, Init, AfterInit, ReadyExecute 函数，这几个函数一般用来做什么呢，为了大家统一理解，一般作为如下用途：
NFIModule::Awake(): 主要用来初始化自身资源。比如要对其他module提供的服务，比如提供一些随机数池，预生成各种对象等;
NFIModule::Init(): 主要初始化自身需要的一些其他Module的接口，通过pPluginManager->GetModule<NFIModule>()函数来获得其他module的接口，NFIModule请自行替换成你自己写的逻辑类（在NF的世界中，只有的业务逻辑module都建议以NFI 或者 NFC开头，否则在find的时候可能会失败）;
NFIModule::AfterInit(): 获取到其他Module接口后，可能依赖其他Module的资源做一些自身的初始化。比如启动网络库开放端口，添加网络MsgID的观察者，添加LogicClass的观察者等；NFIModule::ReadyExecute(): 此函数主要用来在于网络消息处理器的猎夺处理功能，我们希望一些逻辑在新才Module处理，而旧的Module却也不删除，则用可以考虑在此增加代码（参考LoginServer对于登陆消息的猎夺处理）





这里可能有同学比较在意业务动态更新，想使用lua等脚本语言。当然，NF本身是支持lua插件的，但是既然是动态库，插件也可以更新，那么理论上就可以热更新逻辑和配置数据了。

NF是基于Plugin来组织代码，基于Module来提供业务接口，因此可以用GM命令通过NFCPluginManager::ReLoadPlugin(const std::string& strDllName) 重新加载插件。
当插件加载完毕后，会同步通知所有的module，有新插件加载，此时NFIModule::OnReloadPlugin函数，会自动得到回调，使用者可以在OnReloadPlugin重新初始化所有的接口即可，而不用关心其他内容。


NF项目为开源的分布式服务器解决方案，其中包含了网络库，actor库，以及数据驱动等新技术，能大幅提升开发效率节省开发周期以及提高程序的稳定性。
 
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