学习笔记(九):游戏同步技术
1.网络同步的概念与意义
**概念:**任何一款网络游戏,为了尽可能的让不同玩家在同一时刻体验相同的内容,就必须要让不同的客户端看起来“同步”。
**意义:**早期的单机游戏,所有的游戏内容都是在玩家自己的机器上运行,不需要给其他的玩家看,也就不存在同步的概念。 但是在网络游戏中,你必须要保证A玩家走到B玩家面前的时候,B玩家在自己客户端上也能看到A玩家走来,A玩家攻击的时候,B玩家能即使看到并躲闪。但是我们知道,网络延迟是不能消除的,我们只能尽可能的减小延迟。对于局域网游戏由于玩家在物理环境下很近,网络延迟可以控制在很小的范围。但是对于广域网,我们无法更改玩家的网络环境,就只能通过各种手段消除/隐藏延迟,让玩家觉得“不卡”。在网络游戏中,同步的核心就是这个。
**拓展:**同步的底层机制一般都是一样的,通过Tcp/Udp来实现消息的发送与接收。但是具体到游戏里面,不同的游戏采用的同步机制与手段是不同的。比如一个卡牌类的游戏,玩家对几百毫秒的延迟是没什么感觉的,但是在动作游戏里面这是绝对难以接受的,另外有的游戏同步的数据量很少,有的游戏需要每帧都同步大量数据,所以“同步”问题一直都是业内比较头疼同时也在不断探索的一个重点。
2.外网的平均网络延迟
120ms以内,基本上玩家都可以接受
3.同步技术的基本常识:
a.同步给谁?
**某个用户:**如私聊的聊天信息
**同屏内的所有玩家:**发给同一个区域内的所有玩家
**同一个服务器的所有玩家:**遍历整个服务器所有玩家,然后逐个通知,如全服喇叭
b.同步的数据是?
**命令数据:**发送一个消息,通知另一端去执行某个操作,一般通过RPC实现
**状态数据:**针对某一个数值,按照一定频率不断的发送给另一端,来让不同端的该数值保持一致
c.同步的周期? 在特定逻辑触发时执行 一定频率不间断的发送
4.网络游戏面临的问题与解决思路
**网络延迟:**由于网络延迟无法避免,所有优化的核心就是如何根据当前环境减少延迟以及如何优化
客户端的视觉感受。一般对同步数据的暴力校正效果是非常差的,需要用各种手段去平滑的处理。
**网络带宽:**手游玩家可能会对流量的消耗比较在意,所以要尽可能的减小同步的数据量。减少方式有
- a.在对象第一次同步的时候将完整的对象信息同步过去,后续只同步那些发生改变的数据
- b.对协议内容进行优化,比如不需要可靠的同步消息可以使用UDP,减少一些校验等
- c.某些复杂的数据内容可以只传递简单的数据信息,然后不同的客户端以及服务器通过算法在本地计算出结果
反外挂:
- a.关键的游戏逻辑要放在服务器上面
- b.协议需要加密,密钥需要频繁的改变
- c.服务器对客户端发送的消息要验证,不合理的及时校正
5.常见的外挂类型
- 修改客户端内存数据
- 截取并修改客户端发送到服务器的消息
- 调整网络延迟,让其他客户端不能正确获到玩家位置
**外挂的核心思路:**不断去检测本地数据的变化并尝试去修改,很有可能就找到游戏逻辑的漏洞。理论上,完全避免外挂也是不可能的,不过可以尽量避免同时增加外挂实现的难度
6.关于P2P同步与服务器同步
有过计算机基础的朋友应该了解P2P,即点对点,就是说两个游戏端直接相连,消息不需要发给其他人。服务器同步的架构里面,所有的客户端都需要链接到一个服务器上面,然后所有的消息都需要服务器先验证,然后在发送给其他客户端。我们常见的网络游戏都是基于服务器同步的。
7.P2P同步常见的同步策略——时间轴同步:
- a.常规同步 A产生命令发给B的同时,立刻执行。B收到消息后再去执行。这个过程有延迟
- b.约定同步
为了克服上面的执行不同步,A在产生命令的同时将消息与当前时间戳都发送给B。B收到命令后,根据
网络情况在预测时间与A“同时”执行。或者A在产生命令的同时告诉B,应该在哪个时间戳开始执行,B收到 消息后在与A商量好的时间去执行。
** 注:** 该方法肯定也可能会有延迟的,不过一定范围内可以接收,效果也比常规同步的好一些
8.P2P同步常见的同步策略——帧同步:
帧同步的核心是保证各个端的逻辑帧保持一致。如果A在执行第N+1帧的时候需要B的第N帧数据,那么必须等到B
的第N帧数据同步过来后才能执行。
- 优点:保证逻辑上的完全同步
- 缺点:如果一个客户端的网络环境差,会导致另一个客户端也卡顿。
** 注:** 视频中提到对视觉要求不是很高的游戏采用帧同步,这句话有待商榷,他这里可能只是针对P2P。我们所熟知的“王者荣耀”采用的就是帧同步的方法,只不过他是在服务器同步架构下,采用的是乐观帧以及各个细节的逐步优化来完成的,后面简单讲解
9.服务器常见的同步策略——服务器时间轴同步:
前面提到过,服务器同步架构下,所有的消息都要通过服务器验证与转发。这与P2P基于时间轴同步策略是相同的,不过因为中间多了一道程序,延迟还可能有所增加。视频中所指的这种同步,在业界常说的状态同步差不多,也就是客户端的某些同步属性要与服务器保持一致。状态同步与时间轴同步的概念侧重点与分类有点不同,大家理解就好。
- 优点:可以对客户端消息进行验证,防止外挂。
- 缺点:延迟比较高,所以为了表现流畅,一般都是客户端在执行命令的时候立即执行操作,然后发给服务器去验证,如果验证不通过,服务器还会对客户端进行校正。
10.服务器常见的同步策略——服务器帧同步:
帧同步在服务器架构下仍然可以使用,不过在处理上可能有些差异。一般来说,客户端玩家在触发了某个按键操作的时候,会将操作的命令**(注意:这个命令包含的只是玩家按键的信息,没有其他逻辑信息)**与当前帧发送给服务器。服务器收集到所有客户端当前帧的操作信息后,就会广播执行给所有客户端。如果有的客户端没有发送当前帧的指令,服务器就不会广播消息,这时候所有客户端就会锁帧。
**帧同步优化:为了避免客户端网络出现延迟的问题,产生了“乐观锁”**的处理手段。就是服务器不去等待客户端是否发送了帧操作数据,每隔固定时间就广播给所有客户端。(视频第二节后面的内容就是这种机制)
11.同步中常见术语
- 主像:本地玩家角色,当前设备控制的角色
- 影像:本地客户端看到的其他玩家角色
- 客户端:包含本地玩家的终端设备
- FPS:帧数
12.位置同步
区域位置同步:给玩家配置一个范围,玩家移动超出这个范围后立刻触发同步更新中心坐标。同时为了防止玩家总在一个很小的范围移动,可以设置每隔一段固定时间就进行一次同步。
13.操作同步
客户端触发某个操作立刻执行,然后发送给服务器,服务器广播给其他客户端执行
14.命中同步
这个不同的游戏有不同的方式,可以选择让客户端进行判定,把结果传给服务器。也可以把玩家操作
发给服务器,让服务器去计算判断。
15.网络同步调试手段
- a.Log/断点 如果可以在开发时就定位到问题,那最直接的办法就是断点。如果不好定位,可以采用输出日志的方式,即log
- b.录像/录屏(Fraps)
录像与我们常说的视频录像不太一样,而是我们记录玩家在各个时间点的操作,从游戏开始到结束完全的模拟一遍。这其实也是游戏回放的基本思路,很明显这样很容易重现我们之前出现的问题,这个录像一般需要游戏项目提供相关的功能才可以。
如果游戏本身不支持录像功能,那可以借助工具来调试,如Fraps可以按特定帧数截屏 - c.网络模拟软件(Network-Emulator-Toolkit)
开发者的游戏环境与玩家一般是不同的,为了测试在外网环境下玩家的游戏情况,我们可以借助一些网络模拟软件来调整当前开发环境下的网络延迟
原文链接(转载请标明):http://blog.csdn.net/u012999985/article/details/79090524
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