计算机研究生开放研究
                             《基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用》
                                             美国GeneChiu基金资助

基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用
研究生: 匡华

基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用

基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用
学科专业:  计算机软件与理论
研究方向:  计算机软件
导    师:  李  祥 教授
研 究 生:  匡  华
中国 · 贵州 · 贵阳 2007年 5 月
本文的主要工作在《天骄II》、《傲世online》、《凤舞天骄》中得到了实际运用
目    录

第一章前言 8

第二章网络游戏概述 10

第三章应用平台体系结构 14

第四章网络游戏平台的体系结构及关键技术 22

第五章网络游戏平台的总体设计 38

第六章游戏服务器实现 52

第七章总结与展望 59

详细摘要

本文研究的关键技术、创新点和所做的工作如下：

本文的主要工作在《天骄II》、《傲世online》、《凤舞天骄》这三款网络游戏中得到了实际运用，其中《天骄II》的游戏玩家同时在线人数达到了十几万，取得了很好的经济效益。

The research and application based on multilayer constructed network game platform

第一章前言

1.2 国内外现状

1.3 本文的研究内容

第二章网络游戏概述

第三章应用平台体系结构

第四章网络游戏平台的体系结构及关键技术

第五章网络游戏平台的总体设计

6.1 总体框架

游戏服务器GameServer需要处理的内容相当多，如网关服务器GateServer网络数据的传输、玩家命令的解析、游戏规则的实现等等。因此游戏服务器需要分层来设计，一方面可以使整体结构清晰，另一方面方便多人编码。
游戏服务器GameServer可以分为3层来设计，如图6.1所示。最底层是网络层，负责网络数据的接收与发送。中间层是命令处理层，负责命令的接受、发送与解析。上层是最复杂的虚拟世界层，在这一层上，游戏中的各种物体按既定的规则运行着，并发生交互关系。
图6.1 游戏服务器的层次
主要封装了三个数据队列及三类处理线程，介绍如下：
　　1、接收数据包队列及接收线程：用于存放刚收到的数据包，此数据包还没有进行逻辑意义上的拆解，接收线程从此队列中取出数据包，并将其形成一个逻辑意义上完整的数据包加入到“处理数据包队列”中；
　　2、处理数据包队列及逻辑处理线程：已经拆解成了逻辑意义上的数据包，逻辑处理线程对此类数据包进行逻辑解析，这里就是服务器的主要逻辑部分，有的数据包在处理完成后，可能是需要向网关服务器GateServer返回处理结果的，此时就需要逻辑线程在处理完成后将返回结果的数据包放入“发送数据包队列”中；
3、发送数据包队列及发送线程：待发送的数据包队列，由发送线程根据数据包里的套接字发送给GateServer，然后有GateServer转发给特定的客户端。

6.2 网络层实现

主要功能：1）接收网关服务器GateServer转发过来的逻辑数据包，并添加到接收链表中等待命令处理层解析；2）发送处理后的数据到网关服务器GateServer。
实现：游戏服务器GameServer作为客户端程序与网关服务器GateSrver建立连接通信，调用GateServer的客户端接口。
客户端主要包括的类如下：
1） CConnectPoint：基类，创建、处理接收链表RecvBox。
2） CNetClientCompletionPort(用Socket接收发送的NetClient)
3） CConnection：用于数据的打包发送，联接的维持，包括：i.打包发送，逻辑数据通过PushToSend（）打包，只有在调用SendNow()的时候才会全部发送；ii.连接的维持，连接用心跳来维持，如果长时间没有心跳，则连接断开（不再接收发送）。
客户端主要接口函数如下：
1） Init(const SOCKET& socket, const sockaddr_in& addr, DWORD dwID, CConnectPoint * pCP, DWORD nAuthID)系统初始化
2） Destroy() 释放系统资源
3） Connected() 建立与通讯服务器GateServer的连接
4） DisConnected() 关闭与通讯服务器GateServer的连接
5） PushToSend( void * pBuf, int nSize, WORD type, WORD * para = NULL)把数据打包加入发送链表，等待发送
6） SendNow() 发送发送链表的数据包
7） RecvToBuf() 接收数据,并加入到接收链表
8） IsConnected() 检查网络连接状态。

6.3 命令处理层实现

主要功能：对于消息的处理解析，这里首先就需要知道游戏总共有哪些消息，所有的消息都有哪些，才能设计出比较合理的消息头。一般来说，消息大概可分为主角消息，场景消息，同步消息和界面消息四个部分。其中主角消息包括客户端所控制的角色的所有动作，包括走路，跑步，战斗，交易等等之类的。场景消息包括天气变化，一定的时间在场景里出现一些东西等等之类的，这类消息的特点是所有消息的发起者都是服务器，广播对象则是场景里的所有玩家。而同步消息则是针对发起对象是某个玩家，经过服务器广播给所有看得见他的玩家，该消息也是包括所有的动作，和主角消息不同的是该种消息是服务器广播给客户端的，而主角消息一般是客户端主动发给服务器的。最后是界面消息，界面消息包括客户端发给服务器、服务器发给客户端的聊天消息和各种属性及状态信息等等。
对于服务器的命令解析层来说，需要解析客户端发给服务器的消息，包括主角消息和界面消息，得到相应的游戏逻辑命令，调用命令对应的虚拟世界层的处理模块。
实现：类CServerMessageExplain负责解析逻辑数据包，得到相应消息的命令。
类定义如下：
classCServerMessageExplain
{
public:
     staticCServerMessageExplain* m_pServerMessageExplain;
public:
     CServerMessageExplain();
     ~CServerMessageExplain();
         //解析指令函数
     int Explain(char* pBuf, int nPackSize, CObject* pObject);
};
Explain函数的实现如下：
intCServerMessageExplain::Explain(char* pBuf, int nPackSize, CObject* pObject )
{
     if( ! pBuf || (nPackSize<=0) )
              return -1;
     if( !pObject )
              return -1;

         HPACK_CLIENT_HEADER * pHeader = (HPACK_CLIENT_HEADER *)pBuf;

     switch( pHeader->m_aPara[0] )
     {
     case FMI_CTOS_ER_USEUIITEM: //使用技能/物品/表情
              {
            …
              }
              break;
     case FMI_CTOS_ER_ALLOT_ATTRIBPOINT: //交易系统：向服务器发送某个交易的动作
              {
                 …
              }
              break;
     case FMI_CTOS_ER_CHAT:   // 聊天系统：客户端向服务器发频道开关信息
              {
                 …
              }
              break;
case FMI_CTOS_ER_SET_MAKE_FRIEND_STATUS: //设置玩家的状态(是否充许别人与他交友)
{
                 …
              }
              break;
……
default:
              break;
     }//end switch()
     return 1;
}

6.4 虚拟世界层实现

在游戏世界中存在许多物体，例如玩家（角色）、道具、NPC等等，正是由于这些物体之间的相互作用，构成了一个丰富多彩的虚拟世界。因此，一个虚拟世界就是由许多物体对象和物体之间的关系（如场景管理、战斗系统、任务系统、玩家管理等等）组成的，其虚拟世界层结构如图6.2所示。
图6.2 虚拟世界层结构
如上图所示，虚拟世界层的实现就是包括物体对象和物体对象间关系这两部分。由于物体对象间关系的定义依赖于物体，因此物体对象的实现是虚拟世界的关键。下面将介绍物体对象的实现。
游戏中的物体类主要实现以下功能：
1）物体的统一创建与删除
2）物体的定时器
3）物体的查找
整体结构图如图6.3所示。
图6.3 物体类结构图
物体基类的实现代码如下：
// Object.h: interface for the CObject class.
#ifndef __COBJECT_H
#define COBJECT_H__
class CObject
{
public:
      long GetObjectType();
      void SetObjectType(long type);
      void SetUniqueId(long id);
      long GetUniqueId();
      virtual void HeartBeat();
      CObject();
      virtual ~CObject();
private:
      long m_uid;                            // 物体ID
      long m_obType;           // 物体类型
};
#endif
// Object.cpp: implementation of the CObject class.
#include "Object.h"
CObject::CObject()
{
}
CObject::~CObject()
{
}
void CObject::HeartBeat()
{
}
// 取得物体的ID
long CObject::GetUniqueId()
{
      return m_uid;
}
// 设置物体的ID
void CObject::SetUniqueId(long id)
{
      m_uid = id;
}
// 设置物体的类型
void CObject::SetObjectType(long type)
{
      m_obType = type;
}
// 取得物体的类型
long CObject::GetObjectType()
{
      return m_obType;
}
有了物体的基类以后，就可以考虑整个游戏世界的物体模型，一个简单的模型如图6.4所示。其中，玩家和NPC是从一个父类派生的。
图6.4 物体对象模型
由于游戏中的所有物体都从一个基类派生，所以可以对物体进行统一管理。首先进行的是物体的创建，根据不同的物体类型，创建不同的实例，并返回统一的CObject指针。代码如下：
// 创建一个新物体
CObject CMatrix::CreateObject(long type)
{
      CObject ob = NULL;
      // 根据物体类型创建实例
      switch(type)
      {
               case OTYPE_ITEM:
                         ob = new CItem;
                         break;
               case OTYPE_HUMAN:
                         ob = new CHuman;
                         break;
      }
      if(ob)
      {
               // 设置ID
               ob->SetUniqueId(m_seq++);
               // 添加到物体列表中
               m_obList.push_back(ob);
      }
      return ob;
}
物体的销毁也要使用统一的接口，避免内存泄露等问题，代码如下：
// 销毁一个物体
void CMatrix::DestroyObject(CObject ob)
{
      // 从物体列表中清除
      m_obList.remove(ob);
      // 释放内存
      delete ob;
}
提供查找物体的功能，代码如下：
// 根据ID查找物体
CObject CMatrix::FindObject(long uid)
{
      CObject ob = NULL;
      list<CObject>::iterator it;
      for(it = m_obList.begin(); it != m_obList.end();it++)
      {
               if((it)->GetUniqueId() == uid)
               {
                         ob = (it);
                         break;
               }
      }
      return ob;
}

参考文献

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服务名称	服务器数量（单位：台）	服务器配置	备注
使用数量不受人数影响的服务器
主数据库	3	主DB服务器	UserDB，GameDB,GameLogDB各一台
官方网站	1	游戏世界服务器
官方论坛	1	游戏世界服务器
账户站	1	游戏世界服务器	FDBI和MysqlServer共用一台
LS和ES	1	游戏世界服务器	ListServer和EnterServer可共用一台服务器
还费服务	1	游戏世界服务器
备份服务器	1	数据备份服务器	专门做数据备份使用
支持5000人同时在线
GateServer	3	游戏世界服务器
GameServer	6	游戏世界服务器
FDBI	3	角色存盘服务器
DBI	1	游戏世界服务器	多个DBI服务可以共用一个DBI服务器，最多8个
存盘节点服务器	1	存盘节点服务器	控制工具及FDBITools使用，有备份数据的功能
支持10000人同时在线
GateServer	5	游戏世界服务器
GameServer	10	游戏世界服务器
FDBI	5	角色存盘服务器
DBI	1	游戏世界服务器	多个DBI服务可以共用一个DBI服务器，最多8个
存盘节点服务器	1	存盘节点服务器	控制工具及FDBITools使用，有备份数据的功能
支持20000人同时在线
GateServer	10	游戏世界服务器
GameServer	20	游戏世界服务器
FDBI	10	角色存盘服务器
DBI	2	游戏世界服务器	多个DBI服务可以共用一个DBI服务器，最多8个
存盘节点服务器	2	存盘节点服务器	控制工具及FDBITools使用，有备份数据的功能

计算机研究生开放研究 《基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用》 美国GeneChiu基金资助基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用研 究 生: 匡 华 基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用

第一章 前言 8

1.1 网络游戏平台的发展背景 8 1.2 国内外现状 9 1.3 本文的研究内容 9

第二章 网络游戏概述 10

2.1 网络游戏的概念 10 2.2 网络游戏的类型 10 2.3 国内网络游戏的发展历程 12 2.4 网络游戏的特征 13

第三章 应用平台体系结构 14

第四章 网络游戏平台的体系结构及关键技术 22

第五章 网络游戏平台的总体设计 38

第六章 游戏服务器实现 52

6.1 总体框架 52 6.2 网络层实现 52 6.3 命令处理层实现 53 6.4 虚拟世界层实现 54

第七章 总结与展望 59

参考文献 60 致谢 62 攻读硕士学位期间发表的论文 63

详细摘要

本文研究的关键技术、创新点和所做的工作如下：

本文的主要工作在《天骄II》、《傲世online》、《凤舞天骄》这三款网络游戏中得到了实 际运用，其中《天骄II》的游戏玩家同时在线人数达到了十几万，取得了很好的经济效益。

作者在读期间，已经在“计算机应用”等学术刊物上发表论文两篇。 关键词：网络游戏，体系结构，集群，多线程，通信平台，通信数据包

The research and application based on multilayer constructed network game platform

第一章 前 言

1.2 国内外现状

1.3 本文的研究内容

第一章主要介绍了课题的发展背景、研究的目的和意义、国内外研究的状况以及本文主 要研究的内容。

第二章介绍了网络游戏的概念、类型、国内的发展历程及其特征，使我们对网络游戏有 一个比较清楚的认识。

第六章详细阐述游戏服务器的实现过程。首先介绍了游戏器服务器的总体框架，包括网 络层、命令处理层和虚拟世界层三个部分，然后分别对它们的实现进行了详细的描述。

第七章总结研究工作和全文，并提出了一些改进的地方和未来的工作方向。

第二章 网络游戏概述

第三章 应用平台体系结构

第四章 网络游戏平台的体系结构及关键技术

第五章 网络游戏平台的总体设计

6.1 总体框架

6.2 网络层实现

6.3 命令处理层实现

6.4 虚拟世界层实现

第七章总结、展望与参考文献

参考文献

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研究生: 匡华

基于多层结构的网络游戏平台的研究与应用

第一章前言 8

第二章网络游戏概述 10

第三章应用平台体系结构 14

第四章网络游戏平台的体系结构及关键技术 22

第五章网络游戏平台的总体设计 38

第六章游戏服务器实现 52

第七章总结与展望 59

本文的主要工作在《天骄II》、《傲世online》、《凤舞天骄》这三款网络游戏中得到了实际运用，其中《天骄II》的游戏玩家同时在线人数达到了十几万，取得了很好的经济效益。

作者在读期间，已经在“计算机应用”等学术刊物上发表论文两篇。关键词：网络游戏，体系结构，集群，多线程，通信平台，通信数据包

第一章前言

第一章主要介绍了课题的发展背景、研究的目的和意义、国内外研究的状况以及本文主
要研究的内容。

第二章介绍了网络游戏的概念、类型、国内的发展历程及其特征，使我们对网络游戏有
一个比较清楚的认识。

第六章详细阐述游戏服务器的实现过程。首先介绍了游戏器服务器的总体框架，包括网
络层、命令处理层和虚拟世界层三个部分，然后分别对它们的实现进行了详细的描述。

第二章网络游戏概述

第三章应用平台体系结构

第四章网络游戏平台的体系结构及关键技术

第五章网络游戏平台的总体设计