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网游服务器端寻路

面向多核、分布式

2008-12

金山软件 陈杰

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NPC寻路问题

很重要(虽然也可以不要)

游戏玩法与NPC的寻路能力直接相关

计算量很大

数据结构和算法的相对复杂

一台服务器上数万个NPC一起寻路有挑战

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寻路与其它模块的关系

寻路在游戏中是一个相对底层的模块

NPC的AI系统依赖于一个可靠的寻路算法

寻路模块依赖于游戏对地图的描述

寻路模块基本上是一种服务模块，总是被调用，但是自己不需要主动去做什么事情

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寻路的一种实现

在游戏逻辑服务器内实现一个A star算法，在逻辑地图描述数据上(CELL)搜索。

效率很低

可能会阻塞主循环

增加服务器复杂度

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目标

Need for Speed！将性能提升100倍！

在单位时间内出更多的结果

不能影响游戏逻辑的主循环

更好的利用多核，甚至多台计算机的运算能力

如何在逻辑很复杂，数据结构很复杂，为了提高效率而指针满天飞的情况下，让服务器跑稳定？

如何更方便的在游戏运营过程中逐步改进巡逻模块？

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改进地图描述数据

Cell结构适合描述逻辑数据:Trap, Obstacle…

但是Cell的数量太大，直接用来A Star效率很低

在NPC大多数时候不需要跳跃、游泳、空中飞行的时候，可以是用NavMesh来描述寻路所需要的地图障碍信息

NavMesh使用凸多边形来描述可以移动的区域，数量通常只有CELL的几十分之一到数百分之一

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将寻路模块独立为进程

为什么要独立出去？

不必担心阻塞游戏服务器的主循环。

不论是主服务器还是寻路模块，都变得更简单一些。

为什么是进程而不是线程？

寻路模块使用自己的地图描述数据，和其他逻辑模块没有太多需要共享的资源。

更健壮。寻路模块本身没有状态，也没有不能丢失的动态数据。即使寻路模块挂了，也不会影响游戏的主服务器。直接重启就可以了。

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寻路服务器

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减少重复计算

AI的行为会经常周期性的调用寻路。

附近有很多NPC，他们的坐标很接近，寻路的计算是很相似，或者完全相同的。

如果将寻路的计算结果缓存起来，就可以减少重复运算。

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游戏服务器组

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每个逻辑服务器独享寻路服务器

一份地图的NavMesh数据需要加载到多个寻路服务进程中，浪费宝贵的内存。

每个寻路进程单独Cache寻路结果，使得寻路Cache中的数据重复，命中次数下降。

对于硬件需求过高。一般不可能做到每台寻路服务器都在独立的物理服务器上。

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共享寻路服务器的游戏服务器组

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一台物理服务器上共享数据

在不考虑地形(障碍)动态变化的情况下，NavMesh的数据是静态的。所有寻路进程可以同时读取共享数据。

但是Cache是动态刷新的。必须考虑进程间的同步问题。

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考虑加锁

对Cache进行加锁

寻路算法每搜索一块区域时都要获取锁，然后判断Cache里是否有可以利用的数据。

当寻路出新的路径时也要获取锁，并将计算结果写入Cache中。