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MMO多人同時線上的伺服器和客服端同步問題

在2.5D的MMO遊戲裡,角色是通過3D的方式渲染,2D的地圖是通過2D的方式顯示,所以在客戶端一般會有三個座標系:


a) 3D座標系:所有需要3D渲染的角色和光效,都以3D座標系中定位。

b) 2D座標系:用來定位和繪製固定的2D地圖元素,比如草皮、馬路等。

c) 3D座標裡的格子座標系:用來實現打掩碼、自動尋路和進行一些座標配置(比如NPC和怪物初始的位置)。使用格子座標,一是為了方便打掩碼和進行自動尋路的計算(經典的A*尋路),二是為了更方便查詢座標的具體位置。


  端遊使用的格子大小一般為(64, 32),手遊的精確度要求低一些,可以用(100, 50),即3D座標系里長為100寬為50的矩形,即是格子座標系裡的一個座標。示例圖如下:


一款已上市MMO手遊地圖同步方案總結


2. 伺服器同步大格子:9宮格

  MMO遊戲裡,玩家要能看到地圖上所有角色的行為,這就需要將其它玩家的動作都通過網路資料同步過來。同步一般使用9宮格來確定,哪些玩家的資料要同步過來,然後自己的行為要同步給哪些玩家。


  伺服器大格子的大小,以3*3的格子要總比客戶端顯示範圍要大一點為原則。比客戶端大一點,是為了預留資源載入的時間。


  如下圖所示,綠色表示手機客戶端的顯示區域,當角色A在格子6中時,他可以看到1,2,3,5,6,7,9,10,11這9個格子裡的內容,那麼當他的狀態發生變化時,就需要同步給在這9個格子裡的所有玩家;同樣,當這9個格子裡的有玩家或者怪物的狀態改變時,也需要都同步給角色A。


一款已上市MMO手遊地圖同步方案總結


  當角色A移動到角色B所在的格子(7),則他將不再看到1,5,9這三個格子裡的內容(玩家和怪物),同時他將新看到4,8,12這三個格子裡的地圖內容。所以這個過程中,伺服器要下發訊息,刪除角色A所在的客戶端裡的1,5,9這三個格子裡的地圖內容,同時下發訊息新增4,8,12這三個格子裡的地圖內容(型別一)。


  推薦大格子具體的大小,按客戶端iPhone4S的960*640分辨來制定,取螢幕長寬的1/2大一些,可以定為640*360。


3. 角色的移動同步

  地圖上角色的同步可以分為位移的同步和行為(比如放技能)的同步。這裡主要討論位移的同步方式。


  位移同步的目的是為了將自己的位置變化發給伺服器,然後由伺服器通過9宮格的方式轉發給周圍的其他玩家。


  有的端遊是以客戶端格子的基本單位進行同步,當玩家從一個格子移動到了另一個格子時,就發訊息通知給伺服器。這種方式的缺點就是:


一、同步的延遲。玩家從一個格子開始移動,移動到另一個格子後,才發訊息給伺服器,伺服器再轉發給其它客戶端,那其它客戶端的玩家位置,總會有一點延後。

二、當網路不穩定的時候,很容易看到其它玩家不是均速的移動,比如玩家位置沒動,然後一下子瞬移到了下一個格子。


  我們採用的方式,是同步狀態的變化,然後由客戶端來觸發伺服器對大格子跨越的判斷:


d) 當玩家點選地圖上某個地方,或者改變了搖桿方向,玩家的執行狀態就變化了,即向某個座標點移動。狀態變化的時候,客戶端就立即給伺服器發訊息,然後伺服器進行轉發。這樣如果忽略了網路的延遲,那這個角色在所有客戶端上,幾乎是同時開始移動。


  如果移動過程中沒有其它變化,則整個移動過程中只有一次訊息同步。這裡需要處理一個問題,就是伺服器需要知道這個角色什麼時候跨越了伺服器的同步大格子,當角色跨越了同步大格子時,伺服器就需要進行第二節裡(型別一)的操作。


e) 如何判斷角色的移動過程中跨越了同步大格子,有的遊戲裡採用伺服器判斷的方式,即根據角色的移動速度和方向,計算出跨越的時刻,然後使用一個Timer來觸發。同時如果伺服器要取這個角色的當前位置,則需要通過運動公式來進行計算。這個方案相對精確一些,但比較複雜,伺服器也需要為每一個移動的角色設定一個Timer,對伺服器的效能有所影響。


  我們採用的方式,是由客戶端判斷角色每移動一小段距離,然後發訊息通知伺服器,伺服器不對這個訊息進行轉發,而只是判斷是否跨越了大格子,同時記錄下這個座標,作為角色的當前位置。這一小段距離可以取100左右,值取得越大時,訊息傳送頻率越小,但伺服器的同步大格子跨越判斷和角色當前位置就越不精確。


  因為是直接同步的執行狀態,所以客戶端發給伺服器的座標單位是3D座標系裡單位,而不是3D座標系格子的座標單位。這樣就更加精確,一點點距離的移動,都能準確同步。


f) 同步運動狀態的一個問題是,如果玩家操作很頻繁,比如快死了逃跑時,瘋狂地點地圖,這時運動狀態變化的非常快,如果每個狀態的變化都同步給伺服器,再加上廣播,那訊息量是很大的。


  所以需要設定一個狀態同步的最短時間,當運動狀態變化很快時,則將狀態變化的訊息快取在客戶端,同時加一個Timer跟蹤。當馬上有新的狀態變化訊息出來時,則進行替換,同時更新Timer。當沒有狀態變化的訊息出來時,Timer到時間了就會觸發,將快取的狀態變化的訊息,發給伺服器。


  這樣通過訊息快取加上Timer的處理,既實現了執行狀態同步的最短時間限制,也保證了最後有效的執行狀態會稍晚一點點發送給伺服器。


4. 怪物的同步

  怪物的同步在傳統的端遊裡,是完全由伺服器的怪物AI系統觸發,客戶端只是純粹的接受伺服器下發的怪物狀態資料。對於手機遊戲裡,由於手機上很難出現像PC裡那樣的外掛,所以怪物的AI可以考慮放在客戶端觸發,同時減少怪物的狀態同步。詳細說明如下:


a) 怪物的隨機移動不同步


  在地圖上,怪物都會有一個固定的位置。怪物沒有進入戰鬥狀態時,就會在這個固定位置的周圍走來走去,隨機的移動。這個隨機的移動由每個客戶端自己控制,這樣怪物的隨機移動,就不用訊息廣播進行同步了。


  由於客戶端自己控制怪物的隨機走動,所以會出現不同客戶端裡,怪物位置不一樣的問題。但由於怪物隨機移動的範圍較小,所以這個問題不是很明顯,在手機上是可以接受的。角色打怪時,是扇形的傷害範圍,所以即使怪物座標在不同的客戶端有點不一致,打怪的效果也是可以接受的。


b) 怪物的行為同步


  當有角色攻擊被動怪物,或者進入主動怪物的視野範圍內時,怪物的AI就被這個角色所在的客戶端鎖定了,同時怪物進入攻擊狀態。攻擊的判斷完全由鎖定怪物AI的客戶端進行處理,同時這個客戶端會將這個怪物的行為上發到伺服器,由伺服器廣播給周圍的其他玩家。


  怪物的AI鎖定,使用搶佔式,即誰最先發訊息給伺服器申請怪物的AI鎖定,誰就獲得了怪物的控制權,直到怪物死亡或脫離戰鬥狀態。


  怪物可以每進行一次攻擊,客戶端就發一個訊息給伺服器。這樣做,訊息還是有點多,特別是一群怪圍著幾個角色進行攻擊時,訊息廣播還是有點多。所以可以將狀態的概念向上擴大,只同步怪物在攻擊哪個玩家,而不同步每一次的攻擊,然後由每個客戶端根據怪物固定的攻擊速度各自去表現。這樣一個怪去攻擊一個玩家,就會只有一次訊息廣播了。


c) 精英怪和BOSS怪的AI


  精英怪和BOSS怪由於數量較少,而且比較重要,所以不能由客戶端來申請AI控制權,而是伺服器根據某種策略來控制。所使用的策略可以考慮角色的傷害值、防禦值、角色與BOSS的距離遠近等,根據這些因素,伺服器計算出BOSS怪當前最適合攻擊的物件(比如血量最少的玩家,最脆弱的法師等),然後將AI控制權發給那個客戶端,由那個客戶端控制攻擊行為,同時通過訊息讓伺服器同步給其他玩家。


  總結:怪物的同步方式的選擇,就是要儘量減少訊息的廣播,同時讓遊戲效果在可接受的範圍內。怪物AI的這個處理方式,實際上是同時省去了遊戲伺服器的怪物AI模組(端遊一般是專門用的一個程序或者另外一臺物理伺服器來進行怪物AI的計算),從而簡化了MMO遊戲的開發難度,同時保證了較好的遊戲體驗。