棋牌游戏服务器架构: 总体设计
首先要說明的是, 這個棋牌游戲的服務器架構參考了網狐棋牌的架構。網狐棋牌最令人印象深刻的是其穩定性和高網絡負載。它的一份壓力測試報告上指出：一臺雙核r的INTEL Xeon 2.8CPU加上2G內存和使用共享100M光纖的機子能夠支持5000人同時在線游戲。
? ? ? 在研究其服務器框架后發現，它的網絡部分確實是比較優化的。它主要采用了Windows提供的IO完成端口來實現其網絡組件。本服務器雖然參考了其設計，但是還是有很大的不同，因為這個服務器框架主要是用在linux系統之上，而網狐棋牌是基于Windows平臺的，嚴重依賴于windows sdk。這個架構延續了網狐棋牌在網絡組件所作的努力，這個棋牌的服務器也使用異步IO作為網絡的工作方式，更為徹底的是其數據庫也是采用異步架構。boost::asio提供了一個異步框架，所以它的幾個核心組件: TCPServerService, TimerService, DatabaseService, AsyncService中都可以看到boost::asio的影子。
， ?圖1是總體架構圖。從圖上我們看到服務器的整體架構分為三層：Libraries, Core和Applications。Core層基于Libraries實現，而Applications使用Core層提供的服務，并且要監聽Core層的異步事件(Socket、Database等)。
圖1? 棋牌游戲服務器端總架構
Libraries 主要由4個庫組成，其中boost::thread是一個跨平臺的線程庫，boost::asio是跨平臺的異步IO庫，protobuf則是用來序列化服務器和客戶端協議的, libpq是開源數據庫postgresql提供的客戶端的官方接口，支持異步數據庫操作。
Core 主要由4個Service組成，它們建立在Libraries的基礎之上。給應用層提供了網絡，數據庫和定時器功能。AsyncService主要是Core內部自己使用。TimerService提供定時器功能，TCPServerServic管理著客戶端來的連接。而DatabaseService提供基本的數據庫訪問功能。
Applications是基于Core實現的4種服務器，它們管理著游戲信息，提供登錄以及處理游戲邏輯的功能。下面是用戶與這些服務器交互的一個經典流程:
? ? ? 1) 客戶端將用戶名和密碼發送給LogonServer登錄，在登錄驗證成功以后，將游戲列表返回給客戶端。
? ? ? 2) 玩家選擇具體游戲進入房間時，客戶端發送請求給RoomServer，RoomServer將房間的信息返回給客戶端顯示
? ? ? 3) 玩家選擇桌子坐下，游戲開始。客戶端將游戲動作發送給相應的RoomServer, RoomServer將操作解析后轉發給游戲邏輯模塊進行處理，并將處理結果返回給客戶端。
這幾個服務器這間的關系是:
? ? ? 1) CenterServer維護游戲列表信息和房間信息;
? ? ? 2) LogonServer定時從CenterServer取回游戲列表信息和房間信息;
? ? ? 3) RoomServer在啟動時向CenterServer注冊，在關閉時從CenterServer注銷， 以玩家進入房間時通知CenterServer更新在線人數。同時像LogonServer一樣定時連接CenterServer更新游戲列表和房間信息。
1 Libraries層
? ? ? boost::asio是一個異步IO庫，提供了一個通用的異步框架，并提供了基本的socket的異步接口，它的主要功能是響應程序的異步IO請求，在操作完成以后，將其加入到一個完成隊列之中, 在這個完成隊列上有一些工作線程在等著，這些工作線程從完成隊列上取出已經完成的操作，調用上層應用提供的一個完成函數--completaion handler。asio庫是通過學實現Proactor模式來完成這些工作的，在Windows是直接基于I/O completion port，而在類Unix系統中，是基于epool等函數使用Reactor模式來模擬的。?
? ? ? libpq是開源數據庫postgresql提供的客戶端接口庫。這里選用postgresql是因為postgresql的跨平臺性以及其穩定性和高性能，另一方面是由于我對這個數據庫比較地熟悉。Libpq也對數據庫的連接、查詢、更新等提供了異步實現。可以和boost::asio結合在一起提供統一地異步操作接口。
? ? ? boost::thread庫是用C++實現的一個跨平臺的線程庫, 在C++11中，它已經被納入到了標準庫中。這個庫在這里主要用來實現一個線程池，作為boost::asio的工作線程。主要是由Core層的AsyncService來維護。代碼的其他地方不直接啟動線程。但是在異步操作的完成函數中，對那些共享數據需要加鎖保護。
? ? ? protobuf庫是Google發布的一個開源的用來序列化對象的高性能的庫，它支持多種語言，比如C++,Java,flash 等等。同時還將字節序等瑣碎的東西封裝起來了，方便上層應用。
2 Core層
? ? ? 核心層由4個Service: AsyncService、TCPServerService、TimerService、DatabaseService組成。下面是關于它們的基本描述.?
? ? ? AttemptService是Core內部使用的，它封裝了boost::asio和ThreadPool的功能，提供給其他幾個Service使用。從名字上可以看出，他的主要功能是給其他幾個Service提供異步調度，這是通過boost::asio提供的功能來實現的，而ThreadPool是提供給boost::asio作為工作線程的。
? ? ? TCPServerService有一個連接池,管理著客戶端來的連接。內部通過AsyncService將socket讀寫完成消息，通過應用層注冊進來的TCPServiceObserver通知到調到應用層去。它和Applications的交互包括:
? ? ? 1) ?Applications 調用 SetObserver注冊用來接收網絡讀寫完成消息;
? ? ? 2) ?Applications 調用 SendData 發送數據;
? ? ? 3) ?Core在accept, recv完成后調用 Applications注冊的Observer。
? ? ? TimerService提供了定時器的功能,Applications層可以直接使用它來創建定時器，取消定時器。設定時間到來時，TimerService會調用創建定時器時指定的一個回調函數。
? ? ? DatabaseService封裝了libpq,提供數據庫的基本操作。主要管理數據庫連接，執行查詢操作，執行存儲過程等。它的實現中有一個連接池。和socket操作一樣，它提供的數據庫操作都是異步執行的，所以Applications層需要實現DBServiceObserver來監聽操作結果。
3 Applications
? ? ? 前面的無論是libraries還是core,都是死的，只有applications加入了邏輯，它們是棋牌服務器的主休。下面是關于它們的比較詳細的信息
3.1 CenterServer
? ? ? ? ? ? 圖2? CenterServer與外界的交互圖
? ? ? CenterServer不直接與玩家進行交互,它主要的功能是管理游戲列表和房間信息，包括:
? ? ? 1. 游戲類型信息： 棋牌游戲、休閑游戲、視頻游戲等。
? ? ? 2. 游戲種類： 比如在棋牌游戲這個大類之下有：德州撲克、斗地主、升級等。
? ? ? 3. 站點信息： 因為這個服務器架構完全支持分布式，所以還保存有站點的信息
? ? ? 4. 房間信息： 維護當前有哪些房間以及房間當前的在線人數。
? ? ? CenterServer中有關游戲列表的信息是它在啟動的時候從ServerInfoDB這個數據庫加載的, 而它的房間信息來自RoomServer，RoomServer在啟動時將自己注冊進來，在關閉的時候從CenterServer中注銷自己。同時在玩家進入房間的時候，還會要求CenterServer更新在線人數。
CenterServer還應該響應LogonServer和RoomServer的請求，將游戲列表和房間信息返回給它們。
3.2 LogonServer?
? ? ? ? ? ? ? 圖3 LogonServer與外界交互圖
? ? ? LogonServer提供注冊新的游戲玩家服務并且處理游戲玩家的登錄請求。
? ? ??LogonServer需要和UserInfoDB交互，這些交互包括:
? ? ? 1. 在注冊的時候寫入注冊玩家的信息。
? ? ? 2.在玩家登錄的時候與數據庫玩家信息進行核對。
? ? ? LogonServer會定時地向CenterServer發送更新游戲列表和房間信息的請求，因為這些信息在不斷地變化，而LogonServer需要在玩家登錄時將這些信息返回給他們。
3.3 LogServer
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? 圖4? LogServer與外界的交互圖
? ? ? 有時候，玩家可能會對游戲的過程產生懷疑，或者想回顧整個游戲的過程。這就需要服務器將游戲的過程以Log的形式存儲起來，供玩家檢查用。LogServer的就是用來響應玩家的核查的請求，然后從GameLogDB中將整個游戲過程返回給客戶端，客戶端以視頻地方式顯示給玩家。?
? ? ? 玩家在請求檢查的時候，客戶端會將這局游戲的以及玩家的信息id發送到LogServer, LogServer根據游戲id的信息從GameLogDB取出日志信息返回給玩家。游戲的過程可以用結構化語言描述出來，本來postgresql直接支持Json，也就是說Log可以以JSON的形式存在數據庫之中，但是由于可能會有字節序的問題，所以Log的信息也要用protobuf序列化了再存入數據庫。LogServer在從數據庫中讀出日志后不用反序列化直接返回給客戶端反序列化。
3.4 RoomServer
? ? ? RoomServer可能是最重要的一類Server了，一個RoomServer會和一個游戲模塊結合在一起。它管理著游戲的一個房間，處理玩家進入房間，找桌子座下的請求，并將游戲相關的消息轉發給游戲模塊進行處理。不僅不同的游戲會有不同的RoomServer，即便是同一游戲，也可能有多個RoomServer， 比如對于德州撲克來說，就可能有vip房間，普通房間等等，同一類型的房間也可能有Room1,Room2,這個可以根據玩家量按需架設。圖5給出了RoomServer與外界交互的圖。
圖5 RoomServer與外界的交互圖?
? ? ? RoomServer啟動的時候，先要發送請求給CenterServer進行注冊，在關閉時要從CenterServer中注銷。同時還會定時通知CenterServer更新在線人數, 定時從CenterServer上取回最新的游戲列表和房間信息。
? ? ? RoomServer需要和玩家進行交互。玩家進入房間，找桌子座下等的請求都由RoomServer來處理，而游戲操作。比如說加注、發牌等 RoomServer會直接轉發給游戲模塊進行處理。
? ? ? RoomServer管理著一個在線用戶列表，在玩家進入房間，離開房間時這個列表隨之更新。這個列表中有關玩家的詳細信息是從數據庫UserInfoDB中加載到的。 玩家在進行游戲時，由于輸贏的關系，他的積分或者游戲幣會隨著變化，為了記錄這些變化, 需要與GameDB進行交互。
? ? ? 管理員可以通過RoomServer來發布消息、踢出玩家、警告玩家、設置玩家權限、設置房間屬性等活動。
? ? ? 玩家也可以通過RoomServer參與聊天(包括大廳公聊和私聊)。
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4 交互協議
? ? ? 客戶端和服務器進行交互時，傳遞的包需要使用protobuf來序列化。一個請求由一個container組成，container中可以包含一個或者多個請求包/應答包。每一個請求包和應答包都有如下基本結構:
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圖6 服務器和客戶端通信的Package結構
nMainCmd 指示請求的類別，比如說游戲請求，房間管理請求等
nSubCmd? 指請求的具體是什么，比如加注、踢出玩家等
nDataSize? 指示pData字段的長度
pData???? 可以是任何消息，如果是一個結構，需要用protobuf序列化
5 數據庫
Database主要有3個: ServerInfoDB、UserInfoDB, GameDB。
ServerInfoDB: 主要存儲的是游戲列表的信息。這些信息包括—游戲種類列表、游戲類型列表和站點信息。
UserInfoDB: 主要存儲玩家相關的全局信息，包括玩家的 ID 號碼，帳戶名字，密碼，二級密碼，頭像，經驗數值，登陸次數，注冊地址，最后登陸地址等玩家屬性信息。
GameDB:? 主要存儲的是玩家的游戲相關信息，例如游戲積分，勝局，和局，逃局，登陸時間等信息
總結
以上是生活随笔為你收集整理的棋牌游戏服务器架构: 总体设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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