棋牌游戏棋牌游戏- 平台- APP下载平台服务端的设计与实现

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　　日期, 2007年 2月27日 日期, 2007年 2月27日棋牌游戏平台服务端的设计与实现 上海交通大学硕士学位论文

　　近年来,互联网的发展速度惊人,与之相关的技术也得到了飞速的发展。网络内容变得越来越丰富多彩,而且正成为人们日常生活中所不可或缺的一个组成部分。学习、工作、资讯、交友、娱乐等等,这些我们都可以在互联网上找到相应的内容。说到娱乐,就不得不谈到网络游戏。网络游戏,也就是人们常说的在线游戏,通过互联网,可以让身处各地的数以万计的玩家在同一个游戏世界里游戏和交流。 自2000年中国引入第一款网络游戏《万王之王》以来, 网络游戏在国内得到了飞速的发展。据有关机构统计, 2005年, 中国的网络游戏产业规模已经突破60亿人民币, 网络游戏运营商达到300个之多, 网络游戏玩家更是达到2550万, 占到中国网民数量的20%[1]。据新浪游戏统计,至2006年11月,国内网络上正在运营的和已经运营失败的网络游戏已经达到310款,其中59款停止运营, [2]。而且,这些数字仍然在迅速增长。正因为如此,很多人都瞄准了中国网络游戏这个巨大市场,数以千计的游戏开发团队,数以百计的网络游戏运营公司,在中国这块肥沃的土地上正迅速生根。

　　从1969年诞生第一款真正意义上的网络游戏以来, 网络游戏已经发展了近40年,在这40年的历程中, 网络游戏的发展经历了三个重要的阶段。

　　第一代网络游戏实际上是网络游戏起初的试验阶段,主要存在于欧美高等院校的大型主机上。这一阶段的网络游戏通常都不能模拟一个持续发展的游戏世界,往往在服务器重启后,相关游戏信息就丢失了。而且, 由于当时的计算机软硬件标准都没有统一,各个网络游戏平台使用的操作系统和编程语言也不一样,因而游戏无法进行跨系统运行。

　　,Programmed Logic for Automatic Teaching Operations,系统编写的《太空大战》。实际上, PLATO原本只是一套远程教学系统, 由于PLATO是第一套分时共享系统,而且一般都运行在大型主机上,在当时具有很强的处理能力和储存能力,因而之后的几年内, PLATO平台上出现了好几款类似的网络游戏, PLATO成了早期网络游戏的温床。

　　第二代网络游戏的标志是,专业的游戏开发商和发行商开始涉足网络游戏,他们将网络游戏从试验平台带入了商业运作。第二代网络游戏出现了“可持续性”的概念,玩家的角色可以持续不断地在游戏世界中发展,而不像第一代网络游戏中那样会丢失游戏信息。另外,这一代的网络游戏实现了跨系统运行,只要有兼容机和入网设备,玩家就能接入网络上的任何一款网络游戏。由于从试验平台进入了商业运作,因而在这一代网络游戏中,正式出现了收费运营的概念,网络游戏进入了收费时代。

　　第二代网络游戏的标志性作品是英国埃塞克斯大学的罗伊·特鲁布肖在1978年编写的《MUD 1》,这是世界上第一款MUD,Multi-User Dungeon,多人地下城,游戏, 同时也是世界上第一款真正意义上的实时多人交互网络游戏。 1991年,诞生了世界上第一个网络游戏的服务平台“The Sierra Network”,这实际上就是目前国内流行的棋牌游戏平台的前身。随后,MPG-Net、TEN、Engage和Mplayer 等一批网络游戏专用平台相继出现。

　　第三代网络游戏的特点是,越来越多的开发商和运营商进入网络游戏,形成了一个规模庞大的产业。 同时(MMOG)Massive Multi-player Online Game,大型在线游戏,的概念开始出现,人们并不满足于单一的服务平台,网络游戏开始朝大规模、全球性的方向发展。

　　第三代网络游戏的标志性作品是1997年的《网络创世纪》,这部作品一经推出后,在线万大关。这部经典作品也被视作网络游戏的真正奠基石,因为从游戏内容上来讲,随后的网络游戏作品,充其量也就是在《网络创世纪》的同一层面上发展,并没有取得实质性的突破。 《网络创世纪》的成功加速了网络游戏产业链的形成,一些传统的顶级专业单机游戏公司也开始加入网络游戏的开发, 网络游戏市场迅速膨胀。这些顶级公司带来了很多经典作品,最著名的莫过于暴雪娱乐的《魔兽世界》。另外,在这一阶段,涌现出了大量中小游戏开发团队,他们为网络游戏市场创造了更丰富的游戏作品。

　　网络游戏的发展,包括了游戏内容和游戏技术两方面的发展。游戏内容方面,将朝着多样化的方向发展。除了休闲游戏、MMORPG,Massive Multiplayer Online Role Playing Game,大型角色扮演网络游戏,,将会出现更多的游戏形式,不过,提供更真实的游戏环境将是一个趋势。在游戏世界中,将会加入大量的虚拟社区的内容,将来的游戏将更加强调交互方式的多样化。网络游戏技术的发展,包括

　　两个方面的发展,一方面,客户端做得更加逼真和绚丽,另一方面,服务端将提供更多用户、更大规模、更稳定高效的服务。

　　近来很多新兴行业得到了异常迅猛的发展, 比如IPTV和移动通信。 IPTV 的发展,为电视开展更多增值业务提供了契机,相信将来IPTV上的网络游戏会再现当年红白机时代的疯狂。随着3G移动通信网络的发展,手机应用也变得越来越丰富,手机游戏已经不仅仅停留在单机形式上, 由于手机的便携性,网络游戏在手机上的应用,必将是一个趋势。另外,一些专业的游戏机,也开始加入了网络功能,例如微软的XBOX、 Sony的Play Station、任天堂的Wii, 网络游戏必然也会在这些平台上大放异彩。

　　实际上,就目前国内运营的网络游戏来讲,市面上流行的网络游戏大致可分为三类。第一种是最常见的MMORPG, 即多人在线角色扮演游戏。这类游戏以

　　《传奇》系列、 《魔兽世界》等为代表,具有很高的人气和相当的粘着力。第二种是休闲对战游戏, 以《泡泡堂》、 《疯狂坦克》等为代表。这类游戏形式上比较类似,都是几个玩家,一般少于8个,在小房间内分组游戏,一分高下,但各种游戏的游戏方式存在着较大差异,有回合制,也有及时制。第三种是棋牌游戏平台, 以《联众游戏》、 《QQ游戏》等为代表。棋牌游戏平台将民间流行的棋牌游戏集成到平台之上,一般一个平台上都有几十个不同的小游戏,玩家登录平台后,可以选择平台上的任何游戏进行娱乐,常见的有斗地主、拖拉机、麻将、象棋、围棋等等。由于这些棋牌游戏在中国有着悠久的历史且在民间相当流行,而且老少皆宜,健康益智, 因而这类游戏在国内外华人中拥有相当的受众群。

　　对于MMORPG、休闲类游戏和棋牌游戏平台这三种主流网络游戏种类,从技术角度来看,MMORPG的服务端架构最为复杂。MMORPG由于游戏世界相当之大,游戏人数相当之多,往往需要对服务端进行地区划分和功能划分。地区划分是指根据游戏地图,将游戏世界分成多个区,不同的游戏服务器组负责不同

　　地区的游戏逻辑处理。功能划分是指设置不同功能的游戏服务器,比如专门负责NPC行动的NPC服务器,专门负责聊天的聊天服务器,专门负责商品交易的交易服务器,等等。要将这些服务器集合起来并相互交互,是相当复杂的。因而一般来讲,MMORPG的一套服务器组所承受的玩家数量并不是很多,人数通常在

　　2、 3千人。所以MMORPG通常会存在着多个服务器组,而且每个服务器组之间是相互独立的。

　　休闲类游戏的架构相对而言是最简单的。一方面,休闲类游戏的游戏逻辑规则一般都比较简单,不像MMORPG那样复杂,而且也不存在庞大的游戏世界,另一方面,休闲游戏的在线人数相对于棋牌游戏平台来说比较少。运营很火的休闲游戏,可以通过增加服务器组来解决负载问题,而且这些服务器组之间不像棋牌游戏平台的服务器组那样需要相互通信。

　　棋牌游戏平台由于需要支持大用户量和多种不同游戏,往往架构上会比休闲游戏复杂一点。但从另一方面来讲,棋牌游戏平台中的单个游戏,逻辑往往都比较简单,而且“大厅-房间-游戏桌”的结构设计也比较规范和成熟,这在一定程度上降低了开发难度。

　　网络游戏通常由4部分组成[5] ,客户端、网络层、服务端和账号管理。账号管理已经非常统一化了,通常都是通过Web页面来进行账号的注册和管理,而且和整个游戏内容的关系并不是很大。网络游戏的客户端,最重要的技术应该是画面显示了,从文字到2D再到3D,客户端的发展令人振奋。而对于网络层和服务端,要想让网络游戏承载更多的玩家,那么这两个方面都是非常重要的。

　　网络游戏的架构是指网络游戏的客户端和服务端连接的一种拓扑结构。在网络游戏中经常采用的架构有, C/S架构、 B/S架构和P2P架构。

　　C/S架构即客户端/服务端架构,是最常用的网络应用架构之一,这种架构将网络游戏分为客户端和服务端两个部分,在客户端需要有专门的客户端游戏程序,在服务端也需要有专门的服务端游戏程序,服务端通常由高性能的工作站来担任。 目前市面上绝大部分网络游戏采用的都是C/S架构, C/S架构也是目前研究最为成熟的网络应用架构,不但在网络游戏行业得到了应用,在其他各行各业中,只要使用网络服务,绝大部分采用的都是C/S架构。

　　所谓B/S架构, 即浏览器/服务器架构,是随着网络浏览器的发展而产生的一种新型的网络应用架构。这种架构与C/S架构最主要的区别就是客户端是通过

　　网络浏览器实现的,不需要专门的游戏程序。 目前市面上也存在着好几款B/S架构的网络游戏,这类游戏的客户端程序通常都比较简单,而且通常都是通过Flash 和Jav a直接在浏览器中实现。有关B/S架构和C/S架构的研究已经非常多了,具体可以参考文献[6] 。

　　P2P是Peer-to-Peer的简写,亦即对等网络。 P2P是目前互联网上比较流行的一项技术,著名的BT, 以及诸多在线视频直播服务,都是通过P2P技术实现的。 P2P技术最大的特点就是使得任何网络设备都可以为其它网络设备服务,淡化了服务端的概念,解决了网络应用中服务端瓶颈的问题。 目前已经有相关基于P2P技术的网络游戏的研究,如文献[7][8][9] 。

　　由于网络游戏是一个专用的网络应用程序,客户端技术复杂,服务端技术更加需要分布式来实现, 因而绝大部分网络游戏采用了C/S架构,如参考文献

　　[10][11][12][13]中所提到的架构,基本上都是基于C/S架构。采用分布式技术实现的服务端,需要有优秀的服务端架构,各个功能服务器的负载要均衡。分布式系统的负载均衡研究也是一个比较热门的研究课题。参考文献[14]就对网络应用服务器的负载均衡进行了详细说明。

　　网络游戏是一种超大用户量的网络应用程序,一般网络游戏的在线人数通常都达到十万数量级。面对这种超大用户量访问,除了要提供出色的服务端性能外,优秀的网络通信技术也是一个必不可少的部分。目前的服务端通常都是基于两种操作系统——Windows和Linux。Windows NT平台为大用户量网络通信专门提供了高性能的I/O模型——IOCP ,I/O Completion Port, I/O完成端口,。一般架设在Windows环境下的网络游戏服务端都采用了这种I/O模型。参考文献[15]详细介绍了I O CP的相关内容。L inux从2.6内核开始,也提供了一种高效的I/O模型——Epoll。参考文献[16][17]详细介绍了Epoll的有关内容及其使用方法,而参考文献[18]则介绍了Epoll技术在网络游戏中的使用实例。

　　为了进一步优化网络游戏的网络性能,业界在网络性能优化方面做了很多研究工作。比如文献[19]就通过分析几款流行的网络游戏,提出了网络游戏的网络流量是可以预测的观点,并就此提出了一些优化方案。参考文献[20]通过对

　　《Quake 3》服务器的长时间实验,提出了网络延时在FPS ,First Person Shoot Game,第一人称射击游戏,网络游戏中的重要性。另外,文献[21][22][23][24]都对网络游戏的网络性能优化进行了讨论。

　　在P2P架构中,往往会用到多播技术。多播是一种把信息同时传递给一组目的地址的技术。对于一对多的数据传输,多播要比单播更为高效。与单播不同,多播仅发送数据的一个副本[25]。在网络游戏中,经常需要进行一对多的广播通信,