游戏服务器架构

单服务器：单线程无阻塞套接字，主线程每隔一秒更新一次所有对象。数据持久化：本地磁盘。

缺点：玩家下线时或者定时将数据存储在EXT磁盘中，这样的存储在逻辑上是没有问题的，但是玩家频繁的上下线会导致服务器频繁的I/O，导致负载越来越大，以及EXT磁盘分区比较脆弱，稍微停电容易发生数据丢失。

多服务器：拆分成多个游戏逻辑服务器（Game），每个游戏逻辑服务器负责一定数量玩家的服务。

多类型服务器：

　　　　　　数据库拆分：数据持久化 --> 数据库

　　　　　　数据库代理进程 DB：在游戏逻辑服务器(Game)和数据库之间增加一个数据代理进程(DB)，数据代理进程同时提供内存的数据缓存，缓存一些热点数据，减少数据库的I/O。

　　　　　　内存数据库：Radis、Memcached。DB不再缓存数据，变为玩家上线时从数据库加载到内存数据库中，和定时将内存数据库中的数据存储到数据库中。

　　　　　　逻辑拆分：聊天服务器(IM)、匹配服务器(Match)、排行榜服务器(Rank)   优点：降低耦合、分摊压力； 

　　　　　　　　　　    保证数据一致性：拆分队伍功能成组队服务器(Team)，将队伍数据放到一个地方去。 

　　　　　　网关服务器 Gateway：客户端统一连接Gateway，客户端发送的数据由网关服务器转发到后端各个类型的游戏服务器。而各个游戏服务器之间的数据交换也统一到网关服务器进行交换。 缺点：扩展性差。

　　　　　　全局服务管理器 Master：唯一。用于服务器之间消息转发；存储和管理所有服务器的信息（IP、容量、增删），Master需要与每个服务器进行连接，用心跳维护服务器是否处在可用状态。

　　　　　　分布式消息队列：kafka、rabbitmq、nats。自定义分布式消息队列（如Master转成分布式Master）作用：将单点的消息队列换成分布式消息队列，以减轻单个消息队列的压力。

　　　　　　服务发现：作用：通知新服务器加入。服务发现中心会将服务器A的信息广播给所有老的服务器，通知老服务器有新的服务器加进来，同时也会向新服务器A发送所有老服务器的信息。

　　　　　　　　　　    本质：数据库备份。  难点：保证数据一致性。  解决：paxos算法及其简化版raft算法，工业级软件实现是zookeeper和etcd。

　　　　　　负债均衡：分区分服（王者）；

　　　　　　　　　　　大服务器（吃鸡）：登录时自动选择登录服，所有人共用同一组后端服务器和同一组数据库。

　　　　　　　　　　　                                                     登录服务器：逻辑少，账号验证、角色创建、角色数据加载 ________负载均衡算法（最小分配）______>   网关服务器：逻辑处理和转发____________>  登陆成功，断开登录服务器  

　　　　　　　　　　　战斗服务器：客户端——网关——战斗，这样的方式战斗反馈会比较慢，所以让客户端直连战斗服务器。

分布式：在之前的基础上，DB 和 Radis 也换成分布式。

云游戏：

• 传统部署：各个游戏服务器以进程的方式直接运行在操作系统上。 优点：简单直接，没有额外运算。  缺点：存在资源分配争夺。
• 虚拟机部署：一台服务器运行多个虚拟机。 优点：各个虚拟机互不干扰。  缺点：每个虚拟机都安装了完整的OS，非常笨重。
• 容器部署：Docker、Kubernetes。容器不需要额外安装OS。Docker使用Linux隔离技术(CGroup和Namespace)来隔离各个服务，并直接调用操作系统的系统调用接口。 优点：每个容器开销低、启动快、资源占用小。降低交付成本。

　　工作原理：

　　　　画面截取：GDI 抓图、BitBit、DDA(Desktop Duplication API)、IDD(Indirect Display Driver)、DXGI等等，DXGI是Windows系统中用户模式下最底层的图形设备接口，可以直接获取显示器的内容。

　　　　音视频编解码：H.264已经在手机、平板和浏览器上支持。音频一般使用opus或aac来编码。最新的是H.265编码。

　　　　数据传输：UDP适合流视频；KCP适合竞技游戏；Google的Stadia直接使用WebRTC传输音视频数据。

　　　　画面显示与输入采集：通过SDL实现，收集后将数据传给服务器。

　　　　云游戏延迟：网络延时：客户端操作数据----> 服务器 ----> 客户端接收到音视频流  总时间。  解决：边缘计算（根据每个边缘节点的延时和负载量来选择延时最低的节点进行服务）

　　　　　　　　　　播放延时：客户端解码数据+显示到屏幕  解决：负延时(Negative Latency)技术（使用马尔科夫链预测玩家在未来几帧内的输入，并且渲染对应的画面返回给客户端，如果在错判时给出补偿(快速隐藏错误的渲染)并且调整输入渲染）

　　　　　　　　　　处理延时：服务器处理客户端发来的命令+返回视频流  解决：vGPU（将GPU计算资源分割成多个块，并在图形处理中引入CPU，以弥补GPU计算资源的损失）

　　　　　　　　　　据研究表明，游戏延时需要保持在150ms以下才会有一个较好的体验。

 

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参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/500831183