浅谈网络游戏的设计——服务器端编程(2)
非常感谢大家对上一篇文章的支持，在大家的支持下，我决定推出浅谈网络游戏开发（2）这篇文章。
首先，再次强调一下，网络游戏开发极为困难，技术含量相当的高，其编程知识涉及网络编程，操作系统进程、线程编程，图形图像编程（DirectX / OpenGL），WIN32 API编程（Windows下开发），以及各种算法和数据结构，同时对设计人员策划能力要求也颇高，如不能构思出一个吸引玩家的游戏世界，也必将导致开发失败。
目前，国内的网络游戏市场被韩国游戏霸占，情形让人心寒。在国内网络游戏编程资源奇缺的环境下，我希望把自己的一些经验和想法说出来，供大家参考，起一个抛砖引玉的作用。
对于我在浅（1）中提出的架构，如果大家有更好的修改建议，欢迎大家共同探讨修改，把我国的网络游戏开发水品提高到世界级标准。最起码，也要在国内市场是立足！
好了，费话就不多说了，正文开始。
在浅（1）中，关于游戏世界管理模块和通讯模块我没有详细说明，本篇中将补充介绍。
浅谈网络游戏的设计——服务器端编程(1)
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：
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
sunxing@cosco-logistics-km.com.cn
游戏世界管理模块：
本模块专门管理游戏世界里的数据模型，也就意味着，所有游戏里的对象基本上都由他来管理所以，此模块极为复杂，甚至在大型系统里，也可以把它再划分成很多子模块来协同工作。
这个模块该怎么封装呢？首先，自然是需要一个消息处理类，因为游戏世界管理模块同样是需要消息驱动的，此模块每收到一个消息后，就察看消息类型，看是转发 类型还是管理类型的消息，如果是转发类型，就将消息转发给消息目的地模块，如果是管理类型的消息，就察看管理的目标以及管理的方法，然后执行管理方法。因 此，我们还需要的就是一个辨别消息的方法，以及一些数据及操作数据的方法。
游戏规则模块
本模块按照游戏策划者制定的规则来进行业务逻辑处理。同样，首先需要封装的也是消息处理类。然后就是辨别消息，按照消息提示进行规则处理，随后就是将处理结果封装成消息，发给管理模块，基本上与游戏世界管理模块模式相同。
以上谈了两个模块的封装思想，但是，实际上，这两个模块是不可能像上面写得那样运用的，很多朋友也谈到这个构架并不适合作大型网络游戏，那么，真正的大型网络究竟是怎样的架构呢？
就像我们的OSI模型和TCP/IP模 型一样，只有后者能真正运用在工业标准中，前者固然是好的，但是他封装得太细了，太过于复杂了，不适合现在的情况使用。在真正的网络游戏中，以上的两个模 块是合在一起的！我把它们统称为游戏世界模块。请大家注意看下面这个模型（发了几次图片都失败了，所以用文本弄了一个，请谅解）
从上图可以看出，实际上，游戏规则模块和游戏管理模块被合并在一起了，也就是说，这两个模块之间不需要消息传递，他们只是简单的函数调用关系。
规则判定要做的主要工作就是辨别消息，把我们的消息翻译成对对象的处理方式。
我们的游戏世界是有很多对象构成的，一个对象同时也可以携带多个对象，对象也可以不断增加、扩充。每当我们添加或扩充一个新对象，我们可以把它include进来，再在规则模块里加入对他的方法调用。
这里要说明的一点就是，其实，所有的对象都是无差别的。大家都是数据模型，不管你是一个人，还是一棵树，或者一种道具，甚至魔法，他们都只是一些属性而 已。这些属性，统统都存在我们的配置文件中，甚至可以存在数据库中。到时候创建对象的时候把属性带入就可以了。当然，关于游戏世界对象的想法，有很多好的 提议，我甚至想过可以不要对象的方法，只要它的属性，反正我们只是改变对象的属性而已，而把怎么改变这些属性按一定的格式写在文件或数据库中，比如inc XX 0.3表示XX属性+30%之类的，这样就可以很方便的改变规则和对象。
下面，我针对大家的问题提出一些看法：
首先，可能大家会有疑问，这样的系统架构，似乎很慢啊，怎么维持那么多玩家在线呢？如果有那么多对象要处理的话，怎么可能保持速度？
1． 服务器不是大家用的PC机，只要你能用一下服务器和PC机，你就知道他们的区别了，用unix开发也是为了确保游戏能在小型机之类的服务器上运行。
2． 很多人认为网络游戏应该支持数十万人的玩家同时在线，比如说传奇，联众，他们确实是30-40万人在线哪！实际上，大家看仔细了，每台服务器到底是多少人，有的服务器才6XX人就说满了，这就是网络游戏的真实情况。
3． UDP和TCP的争议问题，有的朋友可能认为应该用udp，就因为它快，其实这个问题没什么好争的，我们的ftp为什么不用udp呢？如果用udp，我们就得自己封装一套tcp的确认机制出来，
4． 对于同步问题，一般来说，客户端确实就是有什么发什么，但是要控制发送的间隔时间，这也是为了防止变速齿轮和解决同步问题。比如客户端一旦发出移动命令 后，客户端自己首先判断是否在间隔时间内，再判断是否能移动，能移动了才发消息给服务器端，同时开始移动，如果服务器端发回消息移动成功，那就成功，否 则，屏幕上的人物就会被拉回来。
连接池技术
很多朋友都比较关心的一个问题就是：为每个连接分配一个线程，是否太浪费了！实际上，apache大家都知道吧，他为每个连接分配的可是一个进程呢！线程比进程开销要小得多，如果用户数不是很多的话，那是没有问题的。但用户数不是很多要怎么理解呢：linux6.2下测试，每个进程最多能创建1000个线程左右（实际应该是1024），win2000 advance server sp3下测试，每个进程最多能创建2000个线程左右（实际应该是2048），这下大家明白了吧。
不过，再怎么说连接线程只是用在网络通讯上，要支持更多的用户的话，太不划算，因此在这里就介绍一下连接池技术。
所谓连接池，实际上是我们事先创建一些线程，每次通讯模块要发消息时，就找一个空闲的线程，然后把要发的消息给它，让它去发送。这样处理的话，创建很少的线程就够用了。这有点类似于apache的进程预处理，又更像jdbc的数据库连接池。这就要求封装一个连接池控制类。
总之，如果要用连接池技术的话，就会使通讯模块复杂化，但是它能大量节约系统资源，建议大家设计的时候可以让用户在配置时选择是否使用连接池技术，这样根据不同的系统，就可以有不同的配置方案。
小节
这次探讨就到这里，不知这次又要引出多少反对意见，不过，我真的很希望看到大家的意见，因为任何软件开发本身就是仁者见仁，智者见智的问题，在这里，没有绝对的标准，更没有绝对的真理，我们要的是真正能实现的方法，希望大家在给出意见的同时，最好能给出好的建议。