【从零开始学Skynet】实战篇《球球大作战》（一）：功能设计

         为了能把之前在基础篇中学习到的Skynet的各种知识结合起来，所以在实战篇中，我们准备开发一个完整的游戏案例《球球大作战》，介绍分布式游戏服务端的实现方法。

1、功能需求

        《球球大作战》是一款多人对战游戏，下图是它的战斗场景示意图。玩家控制一个小球，让它在场景中移动。场景会随机产生食物，小球吃掉（碰到）食物后，体积会增大。数十名玩家在同一场景对战，体积大的玩家可以吃掉体积小的玩家。

 2、游戏流程

• 玩家输入账号密码登录游戏；
• 进入如下图所示的界面，可以设置本轮游戏的昵称、选择服务器；
• 当玩家点击界面中的“开始比赛”按钮时，会进入某一战斗场景，在这里可与其他玩家对战。

         我们即将开发的这款游戏，预估会有数万到数十万玩家同时在线，所以服务端也要根据这个量级来设计。

 3、方案设计

        要支持数以万计的在线玩家，必然要采取分布式的设计方案。     

 （1）拓扑结构

        我们设计了如下图所示的服务端结构，其中圆圈代表服务，圈内文字指明服务的类型和编号，比如“gateway1”代表“gateway”类型的1号服务

 此服务端结构有如下特点：

• 可以支持多个节点横向拓展。理论上，只要开启更多节点，就能够支持更多玩家；
• 符合Skynet设计理念。每个服务都是轻量级的，功能单一，通过多个服务协作完成服务端功能；
• 每个节点被划分成两部分，其中，用虚线方框围起来的称为“本地”服务，方框外的称为“全局”服务。

（2）各服务功能

        服务端包含了gateway、login等多个类型的服务，它们的功能如下表所示：

（3）消息流程

        从客户端发起连接开始，服务端内部的消息处理流程如下图所示（这是个简化图，忽略了nodemgr）。

• ​​​​​​​ 登录过程：

        在阶段①客户端连接某个gateway，然后发送登录协议。gateway将登录协议转发给login（阶段②），校验账号后，由agentmgr创建与客户端对应的agent（阶段③和④）完成登录。如果该玩家已在其他节点登录，agentmgr会先把另一个客户端顶下线。

• 游戏过程：

        登录成功后，客户端的消息经由gateway转发给对应的agent（阶段⑤），agent会处理角色的个人功能，比如购买装备、查看成就等。当客户端发送“开始比赛”的协议时，程序会选择一个场景服务器，让它和agent关联，处理一场战斗（阶段⑥）。

（4）设计要点

  1、gateway

        这套服务端系统采用传统C++服务器的架构方案。gateway只做消息转发，启用gateway服务有以下好处：

• 隔离客户端与服务端系统。如果要更改客户端协议（比如改用json协议或protobuf），仅需更改gateway，不会对系统内部产生影响。     
• 预留了断线重连功能，如果客户端掉线，仅影响到gateway。                       

        然而引入gateway意味着客户端消息需经过一层转发，会带来一定的延迟。将同一个客户端连接的gateway、login、agent置于同一节点，有助于减少延迟。

2、agent和scene的关系

        agent可以和任意一个scene通信，但跨节点通信的开销较大。一个节点可以支撑数千名玩家，足以支撑各种段位的匹配，玩家应尽可能地进入同一节点的战斗场景服务器（scene）。

3、 agentmgr

        agentmgr仅记录agent的状态、处理玩家登录、登出功能，所有对它的访问都以玩家id为索引。它是个单点，但很容易拓展成分布式。