游戏开发入门（九）游戏同步技术

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-05-31 03:23 295阅读 0赞

视频链接：[游戏开发入门（九）游戏同步技术][Link 1]（3节课 时常：约1小时07分钟）  
第三个视频后9分钟没有声音，不过核心内容都已涉及到

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**笔记与总结（请先学习视频内容）：**

**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

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[Link 1]: http://gad.qq.com/content/coursedetail/7193958
[Link 2]: http://blog.csdn.net/u012999985/article/details/79265254
[Link 3]: http://blog.csdn.net/u012999985/article/details/79357430
[http_blog.csdn.net_u012999985_article_details_79265419]: http://blog.csdn.net/u012999985/article/details/79265419