棋牌游戏服务器架构设计 - 游戏技术网-专注于游戏服务器开发,独立游戏开发者 http://www.xinyues.com/h-nd-157.html
一，棋牌类服务器的特点
1，棋牌类不分区不分服
一般来说，棋牌游戏都是不分区不分服的。所以棋牌类服务器要满足随着用户量的增加而扩展的需要。
2，房间模式
即在同一局游戏中就是在同一个房间中，同一个房间中的人可以接收到其他人的消息。
3，每个房间的操作必须是顺序性
这个特性类似与一般游戏的回合制，每个玩家的操作都是有顺序性的。
二，需要解决的技术点
1，数据共享
因为棋牌类游戏不分区不分服，我们在设计服务器的时候，是按世界服的思想去设计，即服务器是一个n多台物理机的集群。当用户登陆服务器，创建房间时，可能根据负载均衡算法，它可以在任何一台服务器上面。所以，不管用户登陆到哪一台服务器上面了，都可以获得自己的数据。我们可以使用redis来做数据共享。
2，如何进入房间
在同一局游戏中，我们要求所有人都在同一个房间中，我们可以规定在同一个房间中的用户，必须登陆到同一台物理服务器上面。在创建房间完成之后，其他人根据房间号查找房间的时候，可以根据房间号，获取这个房间所在的服务器ip和端口，判断一个当前用户登陆的服务器ip与房间所在的服务器ip是否相同，如果相同，就不做切换，如果不一样，客户端就使用ip和端口，连接到房间所在的服务器上面。
3，保证房间操作的顺序性
创建房间成功之后，接下来的操作都要保证它的顺序性，所以房间需要有一个它自己的消息个队列。我们可以把每个房间到达服务器的消息封装为一个任务，把这个任务放到消息队列中，然后有一个任务执行者去按顺序执行这些任务。
三，系统架构
1，功能设计
a，登陆
一般都是需要接第三方登陆，登陆这一块是http操作，我们统一提供一个web服务，用来做登陆验证。因为在登陆时，调用第三方的http服务，这个过程可能很慢，如果放在逻辑服务器的话，可能会卡业务逻辑任务。因为可能不同的玩家业务请求可能同在一个线程中，如果有任务卡了，那么这个任务以后新来的请求请会卡住，导致消息延迟。
b，获取游戏公告，也放在web服务中。公告一般是游戏登陆的时候向服务器获取一次。把它放在web服务器中，与业务逻辑分离的好处是，当业务逻辑服务器维护或更新的时候，不影响用户的登陆，和获取公告，这样用户体验会好一些。
c，创建用户唯一的id，因为棋牌类游戏服务器是世界服，无分区，所以用户的id必须是全局唯一的。可以利用redis的incr方法，原子的递增，如果不想被别人根据userid的递增推算出有多少注册用户，递增的梯度可以随机，比如每次递增的值从1到1024中随机一个。
d，创建房间，当房间主创建房间时，房间的id需要在任何台服务器上可以查询到，所以创建房间成功后，房间id要存储在共享内存redis中，每个房间id对应一个房间所在的ip地址或服务器id.这样，当有用户要进入房间，在查询房间id时，可能判断这个房间是否和自己登陆的游戏服务器相同。
e，查找加入房间
根据房间id查询房间，查找到房间后，获取房间所在的ip地址或服务器id,如果发现和自己所登陆的服务器一样，直接可以加入房间。如果不一样，把这个房间所在的ip和端口返回给客户端，让客户端重新与房间所在的服务器建立连接，使用登陆时的token验证用户。
f，游戏脚本调用
在验证游戏是否合法时，客户端与服务器都要验证，验证的算法是一样的，所以可以使用脚本来写，写一份脚本，在服务器与客户端中同时使用。可以使用lua。同一个算法使用同一个脚本 ，这样在开发新的同类型棋牌游戏时，只需要替换一下这个脚本就行了，不用再重复开发。
3，后台管理系统
这个一般是根据运营需求开发的，每个公司不一样。不过有一点，后台管理系统可能要和游戏服务器通信，这种通信方式最好是采用redis的订阅/发布机制。这样可以把某个消息事件同时发送到所有的业务服务器上面。根据用户所在的服务器进行处理。
4，玩家同屏
玩家同屏是棋牌游戏中的一个重点，对于做过那些大型的arpg，或mmo游戏的程序员来说，这并不是什么难事。因为同屏就是服务器对客户端的消息进行转发。一个房间四个人，一个人出的牌或操作能被其他三个人同时看到。
因为棋牌游戏的同步数据量比较小。一般常见的同步方式有两种：
1，客户端主动拉取。
客户端定时主动向服务器请求一个用户的消息队列，当一个玩家有操作需要同步到其他玩家时，在服务器端先把这个消息放到这个用户的消息队列中。等待客户端的拉取操作。这种方式的好处是，不需要考虑网络闪断或网络不好的情况，信息都是同步获取的。缺点是，定时拉取的时间间隔很短，可能不到一秒就会拉取一次。
2，服务器主动推送
当一个用户出牌的消息需要同步给其他玩家时，服务器会获得这个玩家与服务器建立的socket连接，然后服务器使用socket 主动向客户端发送消息。
这种方式要考虑网络闪断，消息丢失的问题。因为服务器推送的消息，客户端有可能会收不到。所以客户端需要根据心跳来判断网络是否有断开过，如果有断开，需要重新从服务器拉取整个房间状态的消息。或者根据服务器发送的消息号，如果客户端发现接收到的服务器消息号有跳号的，比如应该接收10，却收到了12，说明中间有消息丢失，需要重新拉取整个房间的状态信息。
这种方式的缺点是，开发复杂，需要考虑一些网络问题。优点是，只有在有消息的时候才会推送，没有的话不推送，不占用带宽等系统资源，可以增加用户同时在线量，也就是增加了服务器的承载量。
5，数据同步和持久化
1，由于棋牌类的游戏数据少，计算量也小，所以完全可以不使用内存缓存，而直接使用redis共享内存，用户的所有数据都缓存在redis中。更新也同步更新到redis中，这样不管一个用户登陆哪一台业务服务器，都能获得自己的最新数据。
2，更新数据库，由于数据第一缓存是redis，所以活跃的用户数据都是可以从redis中直接获得的，而不用查询数据库，所以数据库的更新可以采取异步更新，而不会产会数据的延迟。需要注意的一点是，数据的异步更新必须保证是有顺序的。那么这就会产生一个问题，怎么保证用户的更新不会乱呢？
3，如何保证更新的顺序性
因为我们的业务服务器是多个的，用户可能连接其中的任何一个，如果说登陆的是服务器A,加入的房间在服务器B上，那么连接就会切换。为了保证数据更新的顺序，我们可以做一个数据库持久化服务，把需要更新数据库的任务实时发送到这台服务器上，由数据库持久化服务执行对数据库的更新。这样不管用户连接的哪台业务服务器，它的更新都是有顺序保证的。
4，一种快速简单的方法
由于棋牌类的业务少，数据更新少，所以查询可以有redis缓存，减少数据库查询的压力，而更新实行实时更新到数据库，前期不需要开发数据库持久化服务。等用户积累到一定程序之后，发现更新数据库比较慢的时候，再单独做一个数据库持久化服务。
四，服务器架构
1，登陆时，客户端首先向登陆的web服务器请求登陆信息，登陆成功之后，返回登陆的token,为了适应大规模的web请求和登陆服务的稳定，可以使用nginx做负载均衡。
2，登陆成功之后，请求负载均衡服务器，获取一台连接的业务服务器。这个负载均衡服务器可以和登陆web在一个进程中，也可以独立出来。
3，拿到登陆成功的token和需要连接的业务服务器的ip和端口之后，再去连接业务服务器。连接成功之后，要使用token到登陆服务器去验证，这个用户是否登陆了。
4，同一个房间的用户要连接到同一台物理服务器上面。在上面已经说过了。
5，redis用来做共享缓存。
6，mysql做持久化存储。
7，数据库持久化服务器，统一做数据入库操作。
五，关于网关的问题
1，网关的作用
a，转发消息包
b，业务的负载均衡，比如A业务由服务器a处理，B业务由服务器b处理，由网关进行转发。
c，维护与客户端的连接
d，带宽的整合，一般的云服务都是按购买的服务器计算带宽的。通过一台服务器转发消息，可以只购买一个大带宽就可以了。以节约成本。
2，棋牌类游戏需要网关吗？
我认为不太需要，因为棋牌类游戏业务比较单一，做的最多的就是消息同屏转发。最多是再有一些任务或活动，这些由一台服务器直接处理完全可以搞定。而且开发网关也是一个复杂的工作，没必要在这个上面花太多的时间。
棋牌游戏服务器架构 - 简书 https://www.jianshu.com/p/b1b8cad6f206
服务器划分
目前游戏服务器架构中多以功能和场景来切分，服务器划分的主要原则基于：
- 分离游戏中占用系统资源较多的功能独立成服务器
- 以多线程或多进程的编程方式适应多核处理器
- 在同一个服务器架构下因尽可能地复用某些服务器（进程级别的复用，如场景服务器）。
- 运行时玩家数据的保存于修改及数据流向应该是设计的焦点，它同时也决定了服务器应该如何划分。
- 服务器的划分应该适度，在保证清晰的数据流向的前提下根据游戏的类型和规模尽量减少服务器或服务器进程的个数，以减少服务器之间过多的复制数据和锁冲突（使用共享内存进行通讯时）。
- 主要按照场景划分进程，若按功能划分则必须保证整个逻辑足够简单，并满足1和3两点。
- 登录服（LoginServer）
负责玩家的登录请求，验证玩家合法性，为合法的用户分配Session，与客户端采用短连接方式，可以有多个登录服来做负载均衡。玩家验证通过后，登录服会找到合适的网关发送给客户端。
登录服提供注册新玩家并处理玩家登录请求，需要和UserInfoDB交互，交互主要包括：在注册时写入玩家信息，玩家登录时与数据库玩家信息核对。登录服会定时向中心服发送更新游戏列表和房间信息的请求，因为这些信息在不断变化，而登录服需要在玩家登录时间这些数据返回给他们。
- 网关（Gateway）
网关服务器可有多个做负载均衡，与客户端保持长连接，客户端发送的消息都是通过网关转发给大厅服务器或游戏服务器，大厅服务器或游戏服返回给客户端的消息也都需要经过网关，网关充当着消息转发的中转站，防御网络恶意攻击的作用。网关会将来自不同客户端的消息格式转化为系统内部统一处理的消息格式，系统处理完消息后，再将返回的消息交由网关转化为客户端对应的格式并返回给客户端。
网关的作用是转发消息包、业务的负载均衡、维护与客户端的连接、贷款的整合等。棋牌类游戏是否需要网关呢？由于棋牌类游戏业务比较单一，最多的操作是消息同屏转发、任务、活动。因此前期可不用考虑。
- 中心服（CenterServer）
中心服不直接与玩家进行交互，主要负责管理游戏列表和房间信息，包括游戏类型、玩法种类、站点信息、房间信息等。
中心服中有关游戏列表的信息是在它启动的时候从数据库（ServerInfoDB）中加载的，房间信息来自于房间服务器（RoomServer），房间服务器在启动时将自己注册进入，关闭时从中心服里销毁自己，同时在线玩家进入房间时还会要求中心服更新在线人数。
中心服还应该响应登录服和房间服的请求，将游戏列表和房间信息返回给它们。
- 大厅服务器（LobbyServer）
负责大厅中的功能，例如牌桌数量，各游戏在线数量等。
- 游戏服（GameServer）
不同的游戏有不同的服务器，负责具体的游戏的逻辑实现。
- 数据服务器（DbMgr）
负责持久化数据，经过数据服务器与数据库进行交互，数据服务器通过数据缓存、批量事务、本地持久化等手段提升整体系统性能。对于同时在线数千人的系统数据服务器只需要1个就足够了，对于大型系统则可以使用分区方式，每个区使用一个数据服务器，系统根据玩家所属的区来选择对应的数据服务器。
- 日志服务器（LogServer）
有时玩家需要回顾整个游戏过程这就需要服务器将游戏的过程以日志的方式存储起来，供玩家检查用。日志服是用来响应玩家核查的请求，然后从LogDB中间整个游戏过程返回给玩家，客户端以视频的方式展现给玩家。
玩家在请求检查时，客户端会将某局游戏以及玩家ID发送给日志服，日志服根据玩家ID获取日志记录返回给玩家。游戏的过程可以使用结构化语言描述处理，也可以使用JSON形式存入数据库。但是由于可能会有字节序的问题，所以日志信息需要使用protobuf序列化后再存入数据库。日志服在从数据库中读出日志后不要反序列化即可直接返回给客户端反序列化。
服务器体系
1、登录时客户端向登录Web服务器发起请求，登录成功后返回token，为适应大规模Web请求和登录服的稳定，采用Nginx做负载均衡。
2、登陆成功后请求负载均衡服务器，获取一台连接的业务服务器，负载均衡服务器和Web登录服可以在一个进程中也可以独立出来。
3、获得登录成功的Token和需要连接的业务服务器的IP和端口后，再去连接业务服务器。
4、连接业务服务器成功后，使用Token到Web登录服去做验证，校验用户是否已登录。
5、相同房间的用户要连接同一台物理机
6、使用Redis做共享缓存
7、使用MySQL做持久化存储
8.数据库持久化服务器统一做数据入库操作
流程设计
注意事项
- 游戏服务器玩家账户维护
可以提供一个账户数据缓存模块，用户加入房间后将账户数据写入到缓存模块，玩家后续在游戏中的各种操作，都使用缓存模块中的数据。在牌局结算后统一修改Redis并同步数据到缓存模块。