码code|腾讯大佬带你深入理解小游戏的架构设计与开发

转载来源:云加社区

原作者:余国良

小游戏自发布以来,微信平台上已经出现了不少现象级的小游戏,包括跳一跳。在技术上微信小游戏和小程序的区别是什么?开发商在开发一款小游戏的时候通常会遇到什么问题?怎么去规避和解决,来自 腾讯游戏云资深架构师余国良 ,将会给我们带来微信小游戏架构设计与开发方向。

微信小游戏的特点是什么?

小游戏最大的特点是去中心化分发以及好友关系链的传播。这里面会带来很多机遇和挑战,机遇就是有可能带来爆款,挑战是以往的经验可能就不适用了,包括技术上的。

那么微信小游戏的特点对我们的架构提出哪些要求?这里我列举了两个要点。

第一个是 全区全副的需求 。为了充分利用微信的社交网络,要求游戏是全区全服的。第二个要求就是 在线扩缩容的需求 ,因为任何一款游戏都可能成为爆款,在微信上有几何式的增长,所以几乎成为刚需。

我们看一个案例,这个案例是我们腾讯云上一个真实客户的案例。它的小游戏在上线很短的时间内从几万人飙升到200万左右。这个客户经历了什么?首先游戏上线之后,很快发现流量增速迅速,系统流量不够了,这个时候我们可以通过云主机在线分配。但是第一个瓶颈出现了,当吞吐量达到上线的时候很难进行扩展,他们连夜进行了调整,将实际数量迅速扩展到几十个。但是接下来另外一个瓶颈又出现了,他们用的数据库也是单数据库,同样有扩展性的问题。这个问题可以通过改用集群版数据库来解决。最终虽然所有的问题得到了解决,但是耽误了时间也产生了损失,他们在线人数也出现了比较大的下滑。

通过这个案例我们想说明的是, 我们希望小游戏的架构足够轻,足够小,但是重点问题也需要提前考虑,避免问题爆发的时候产生不必要的损失。

那么我们怎么样来设计架构,小游戏对我们提出这个要求,接下来我会从两个层面来进行分析,首先是 计算层面 ,再是 存储层面

先看这么一个架构,我们不妨称之为无状态化的分层架构,简单说就是按照节点的关系和按照架构关系分别进行衔接,然后下面这个节点灵活进行伸缩。

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这个架构简单使用应对一般的休闲性游戏也是够用的,我们看一下它在腾讯云上的追加时间是什么样的。国际客户端通过CLB扩展平衡接入到后台服务,我们经过BGT高防对游戏进行保护,当出现流量的时候,高防服务可以对流量进行清洗然后回收到系统中。我们用不同的弹性制作主来承载不同的服务,通过内网进行衔接以方便实现动态扩容。

这里用到一些腾讯云的产品我们做一些介绍,首先是 CLB ,腾讯的CLB单集群提供超过1.2亿的最大连接数,轻松应对亿级访问量,单集群可处理峰值40GB/S的流量,每秒处理包量可达600万。

第二个就是我们的弹性伸缩服务 AS ,弹性伸缩服务我们可以在不同的时期对集群的节点数量进行伸缩。我们的出发策略包括这么几个,一个是定时策略、监控告警策略、手动扩缩容策略。在腾讯云上,一千台云主机的平均耗时是63秒,接入弹性伸缩服务以及流动的基础能力,我们可以很方便的对服务进行快速动态的扩缩容。

第三个就是我们的 BGT 高防服务,在必要的时候我们可以通过BGT高防对于游戏进行保护,它的特点首先平台拥有T级的防护带宽,然后有精准的算法,在提供防护的同时我们可以最大程度保障网络覆盖质量。

架构有什么优势和局限性

优势就是可靠性高,单节点鼓掌不影响整体可用性,以及好扩展和收缩。局限性,无状态化要求对存储层补写数据。对于这个问题我们往往把比较高的对象缓存到节点内存中,这对LB就提出一些要求。因为扩展中需要知道发送给某个对象的发送到哪个节点,它是要建立对象到节点的流动性关系,显然通用的LB是没有办法做到这一点的。

另外一个问题在这个架构中同时节点没有办法发送请求,但是对于游戏来说,我们很多时候希望同时的节点之间发送请求。比如说我们向好友发送组队邀请的时候,好友的对象和我的对象不在同一个节点,那么就需要将请求发送到好友的节点,然后再转发到好友的客户端。

但是对于无状态化分层架构来说往往就需要通过共享数据,存在实时性和性能损耗的问题。为了解决这两个问题,我们看一下星型的架构。

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不同节点之间通过router进行剖析,实现节点之间共融的仪器。比如说A节点中的Player1对象要向发送B节点中的Play2对象发送请求、邀请,可以将消息发送到router,router再转发到大节点处理之后再发送到朋友客户端。在这个结构中,所有的节点都是对等的关系,中间的router可以实现互通,它是比较灵活。但是它有一个明显的问题,router是一个单点,有容缩小和可扩展性。建立(英)可以实现主备的自动切换,主节点不行的时候可以切换到节点。他们之间的连接,我们可以把多结构连接在一起实现架构的扩展。比如说Player1在(英)发送A节点,Player发到B节点。当Player1向Player额2发送组队邀请的时候,可以将消息先发送到router1,router1再转发到router2,最终到达B节点。router能够将消息发到对象,它就要保持全局的这样一个装。

我们看一下router做了哪些事情?收敛链接,简化内部通信管理,建立通用的对象陆游机制,简化游戏开发。第三通过router我们也可以实现负载均衡和广播,router具有通用性,可以作为通用的游戏界面。

在扩展性方面,我们可以在两个层面进行扩展,比如说可以发现节点不够的时候可以进行添加,分散相应的router,然后加入到系统中来。当一个达到极限的时候,我们可以通过副机来进一步做扩展,添加新的。假设我们有0和1,需要添加2的时候这个流程可以是这样的。我们先对2进行部署,当2起来的时候,router1和router2可以发现新节点,并且建立到它的连接。连接之后router2会向router1或者router0并且将自己的信息同步给router1和router0,这样就建立了。当play2登录到router2的时候,router2会将信息同步给router2和router0,这是架构的扩展过程。

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这个图是扩展的信息结构在腾讯云的实践,像比较高的游戏,比如说坦克大战游戏我们实行多点布局,比如说华南的玩家可以加入到华东,广州的UPC和上海的UPC可以实现内网连接。

下面我们看一下存储层的设计,我们的目标是建立一个大存储层以满足动态扩容的问题。我们要满足数据库水平扩展的问题,如果自己做的话有三种方法。 第一种基于增量区间的分配 ,它的由点是可以实现动态扩容,但是存在性能热点的问题。因为永远都是访问量最大,而老分片随着流失出现性能限制的情况; 第二种方法,根据ID的闪电池分散到不同的分片 ,没有性能热点的问题,但是加新的节点的时候,往往对数据进行单切,比较难以实现快速自动扩容。 第三种方法就是将两者结合 ,可以同时解决两个问题,需要增加中间的数据路由。

为了简化大存储的设计,我们可以用一些分布式数据库产品,比如说腾讯云的DCDB,它的原理是通过增加中间的代理层,到多个物理感,像复杂性完全封装在代理层。

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这两个图是我们对DCDB做性能测试,第一个图是单分片对比MYSQL的性能,随着CPU的核和现存数的增加呈线性增长。DCDB支持新发现的扩容和现有的扩容。扩容池系统会自动进行搬迁并且切换相应的流量,可以做到对业务层进行感知。我要做的只要在页面中点击几下按钮。

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第二个产品是TCaplus,特点有三个支持Protobuf接口访问,接口友好,适合游戏开发,第二个,将Cache与硬盘结合,第三村塾空间无上线,单表最大支持sotb。TCaplus目前在腾讯内部得到最广泛的应用,数百款游戏都是以TCaplus作为主数据库,其中包括王者荣耀、绝地求生等游戏。

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