服務器集羣架構的設計與選擇

在網絡應用中,“負載均衡”已經不能算是什麼新鮮話題了,從硬件到軟件,也都有了很多的方法來實現負載均衡。我們這裏討論的負載均衡,並不是指依靠DNS轉向或其它硬件設備等所作的負載均衡,而是指在應用層所作的負載均衡。

    一般而言,只有在大型在線系統當中纔有必要引入負載均衡,那麼,多大的系統才能被稱爲大型系統呢?比如動輒同時在線數十萬的網絡遊戲,比如同時在線數在10萬以上的WEB應用,這些我們都可以理解爲大型系統,這本身就是一個寬泛的概念。

    設計再好的服務器程序,其單個程序所能承載的同時訪問量也是有限的,面對一個龐大且日益增長的網絡用戶羣,如何讓我們的架構能適應未來海量 用戶訪問,這自然就牽涉到了負載均衡問題。支持百萬級以上的大型在線系統,它的架構核心就是如何將“百萬”這麼大的一個同時在線量分攤到每個單獨的服務器 程序上去。真正的邏輯處理應該是在這最終的底層的服務器程序(如QQ遊戲平臺的遊戲房間服務器)上的,而在此之前所存在的那些服務器,都可以被稱爲“引路 者”,它們的作用就是將客戶端一步步引導到這最終的負責真正邏輯的底層服務器上去,我們計算“百萬級在線”所需要的服務器數量,也是首先考慮這底層的邏輯 服務器單個可承載的客戶端連接量。

    比如:按上篇我們所分析QQ遊戲架構而言,假設每個服務器程序最高支持2W的用戶在線(假設一臺機子只運行一個服務器程序),那麼實現 150萬的在線量至少需要多少臺服務器呢?如果算得簡單一點的話,就應該是:150/2=75臺。當然,這樣算起來,可能並不能代表真正的服務器數量,因 爲除了這底層的服務器外,還要包括登錄/賬號服務器以及大廳服務器。但是,由於登錄/賬號服務器和大廳服務器,它們與客戶端的連接都屬於短連接(即:取得 所需要信息後,客戶端與服務器即斷開連接),所以,客戶端給這兩類服務器帶來的壓力相比於長連接(即:客戶端與服務器始終保持連接)而言就要輕得多,它們 的壓力主要在處理瞬間的併發訪問上。

    “短連接”,是實現應用層負載均衡的基本手段!!!如果客戶端要始終與登錄/賬號服務器以及大廳服務器保持連接,那麼這樣作的分層架構將是無意義的,這也沒有辦法從根本上解決用戶量不斷增長與服務器數量有限之間的矛盾。

    當然,短連接之所以可以被使用並能維護正常的遊戲邏輯,是因爲在玩家看不到的地方,服務器與服務器之間進行了大量的數據同步操作。如果一個 玩家沒有登錄到登錄服務器上去而是直接連接進了遊戲房間服務器並試圖進行遊戲,那麼,由於遊戲房間服務器與大廳服務器和登錄/賬號服務器之間都會有針對於 玩家登錄的邏輯維護,遊戲房間服務器會檢測出來該玩家之前並沒有到登錄服務器進行必要的賬號驗證工作,它便會將玩家踢下線。由此看來,各服務器之間的數據 同步,又是實現負載均衡的又一必要條件了。

    服務器之間的數據同步問題,依據應用的不同,也會呈現不同的實現方案。比如,我們在處理玩家登錄這個問題上。我們首先可以向玩家開放一些默 認的登錄服務器(服務器的IP及PORT信息),當玩家連接到當前的登錄服務器後,由該服務器首先判斷自己同時連接的玩家是不是超過了自定義的上限,如果 是,由向與該服務器連接着的“登錄服務器管理者”(一般是一個內部的服務器,不直接向玩家開放)申請仲裁,由“登錄服務器管理者”根據當前各登錄服務器的 負載情況選擇一個新的服務器IP和PORT信息傳給客戶端,客戶端收到這個IP和PORT信息之後重定向連接到這個新的登錄服務器上去,完成後續的登錄驗 證過程。

    這種方案的一個特點是,在面向玩家的一側,會提供一個外部訪問接口,而在服務器集羣的內部,會提供一個“服務器管理者”及時記錄各登錄服務器的負載情況以便客戶端需要重定向時根據策略選擇一個新的登錄接口給客戶端。

    採用分佈式結構的好處是可以有效分攤整個系統的壓力,但是,不足點就是對於全局信息的索引將會變得比較困難,因爲每個單獨的底層邏輯服務器 上都只是存放了自己這一個服務器上的用戶數據,它沒有辦法查找到其它服務器上的用戶數據。解決這個問題,簡單一點的作法,就是在集羣內部,由一箇中介者, 提供一個全局的玩家列表。這個全局列表,根據需要,可以直接放在“服務器管理者”上,也可以存放在數據庫中。

    對於邏輯相對獨立的應用,全局列表的使用機會其實並不多,最主要的作用就是用來檢測玩家是不是重複登錄了。但如果有其它的某些應用,要使用 這樣的全局列表,就會使數據同步顯得比較複雜。比如,我們在超大無縫地圖的MMORPG裏,如果允許跨服操作(如跨服戰鬥、跨服交易等)的話,這時的數據 同步將會變得異常複雜,也容易使處理邏輯出現不可預測性。

    我認爲,對於休閒平臺而言,QQ遊戲的架構已經是比較合理的,也可以稱之爲休閒平臺的標準架構了。那麼,MMORPG一般的架構是什麼樣的呢?

    MMORPG一般是把整個遊戲分成若干個遊戲世界組,每個組內其實就是一個單獨的遊戲世界。而不同的組之間,其數據皆是相互獨立的,並不象 QQ休閒平臺一樣所有的用戶都會有一個集中的數據存放點,MMORPG的遊戲數據是按服務器組的不同而各自存放的。玩家在登錄QQ遊戲時,QQ遊戲相關的 服務器會自動爲玩家的登錄進行負載均衡,選擇相對不忙的服務器爲其執行用戶驗證並最終讓用戶選擇進入哪一個遊戲房間。但是,玩家在登錄MMORPG時,卻 沒有這樣的自動負載均衡,一般是由玩家人爲地去選擇要進入哪一個服務器組,之所以這樣,是因爲各服務器組之間的數據是不相通的。其實,細緻想 來,MMORPG的服務器架構思想與休閒平臺的架構思想有異曲同工之妙,MMORPG的思想是:可以爲玩家無限地開獨立的遊戲世界(即服務器組),以滿足 大型玩家在線;而休閒平臺的思想則是:可以爲玩家無限地開遊戲房間以滿足大量玩家在線。這兩種應用,可以無限開的都是“具有完整遊戲性的遊戲世界”,對於 MMORPG而言,它的一個完整的遊戲地圖就是一個整體的“遊戲世界”,而對於休閒平臺,它的一個遊戲房間就可以描述爲一個“遊戲世界”。如果 MMORPG作成了休閒平臺那樣的全服皆通,也不是不可以,但隨之而來的,就是要解決衆多跨服問題,比如:好友、組隊、幫派等等的問題,所有在傳統 MMORPG裏所定義的這些玩家組織形式的規則可能都會因爲“全服皆通”而改變。

    架構的選擇是多樣性的,確實沒有一種可以稱得上是最好的所謂的架構,適合於當前項目的,不一定就適合於另一個項目。針對於特定的應用,會靈活選用不同的架構。但有一點,是可以說的:不管你如何架構,你所要作的就是--要以儘可能簡單的方案實現儘可能的穩定、高效!

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