Last-Modified: 2019年5月10日16:13:35
1. 前言
前段時間剛爲項目(手遊)實現了一個實時排行榜功能, 主要特性:
- 實時全服排名
- 可查詢單個玩家排名
- 支持雙維排序
數據量不大, 大致在 1W ~ 50W區間(開服, 合服會導致單個服角色數越來越多).
2. 排行榜分類
按照排行主體類型劃分, 主要分爲:
- 角色
- 軍團(公會)
- 坦克
該項目是個坦克手遊, 大致情況是每個角色有N輛坦克, 坦克分爲多種類型(輕型, 重型等), 玩家可加入一個軍團(公會).
具體又可以細分爲:
-
角色
- 等級排行榜(1. 等級 2.戰力) - 戰鬥力排行榜(1. 戰鬥 2.等級) - 個人競技場排行榜(1. 競技場排名) - 通天塔排行榜(1.通天塔層數 2.通關時間) - 威望排行榜(1.威望值 2.等級) -
軍團(公會)
- 軍團戰鬥力排行榜(1. 軍團總戰鬥力 2.軍團等級) - 軍團等級排行榜(1.軍團等級 2.軍團總戰鬥力) -
坦克(1.坦克戰鬥力 2.坦克等級)
- 輕型坦克戰鬥力排行榜 - 中型 - 重型 - 反坦克炮 - 自行火炮
↑ 括號內爲排序維度
3. 思路
基於實時性的考慮, 決定使用Redis來實現該排行榜.
文章中用到的redis命令如有不清楚的, 可參照 Redis在線手冊.
需要解決如下問題:
- 複合排序(2維)
- 排名數據的動態更新
- 如何取排行榜
4. 實現 複合排序
基於Redis的排行榜主要使用的是Redis的 有序集合(SortedSet)來實現
添加 成員-積分 的操作是通過Redis的zAdd操作ZADD key score member [[score member] [score member] ...]
默認情況下, 若score相同, 則按照 member 的字典順序排序.
4.1 等級排行榜
首先以等級排行榜(1. 等級 2.戰力)爲例, 該排行榜要求同等級的玩家, 戰鬥力大的排在前. 因此分數可以定爲:
分數 = 等級*10000000000 + 戰鬥力
遊戲中玩家等級範圍是1~100, 戰力範圍0~100000000.
此處設計中爲戰鬥力保留的值範圍是 10位數值, 等級是 3位數值, 因此最大數值爲 13位.
有序集合的score取值是是64位整數值或雙精度浮點數, 最大表示值是 9223372036854775807, 即能完整表示18位數值, 因此用於此處的 13位score 綽綽有餘.
4.2 通天塔排行榜
另一個典型排行榜是 通天塔排行榜(1.層數 2.通關時間), 該排行榜要求通過層數相同的, 通關時間較早的優先.
由於要求的是通關時間較早的優先, 因此不能像之前那樣直接 分數=層數*10^N+通關時間.
我們可以將通關時間轉換爲一個相對時間, 即 分數=層數*10^N + (基準時間 - 通關時間)
很明顯的, 通關時間越近(大), 則 基準時間 - 通關時間 值越小, 符合該排行榜要求.
基準時間的選擇則隨意選擇了較遠的一個時間 2050-01-01 00:00:00, 對應時間戳2524579200
最終, *分數 = 層數10^N + (2524579200 - 通過時間戳)
上述分數公式中, N取10, 即保留10位數的相對時間.
4.3 坦克排行榜
坦克排行榜跟其他排行榜的區別在於, 有序集合中的 member 是一個複合id, 由 uid_tankId 組成.
這點是需要注意的.
5. 排名數據的動態更新
還是以等級排行榜爲例
遊戲中展示的等級排行榜所需的數據包括(但不限於):
- 角色名
- Uid
- 戰鬥力
- 頭像
- 所屬公會名
- VIP等級
由於這些數據在遊戲過程中是會動態變更的, 因此此處不考慮將這些數據直接作爲 member 存儲在有序集合中.
用於存儲玩家等級排行榜有序集合如下
-- s1:rank:user:lv ---------- zset --
| 玩家id1 | score1
| ...
| 玩家idN | scoreN
-------------------------------------member爲角色uid, score爲複合積分
使用hash存儲玩家的動態數據(json)
-- s1:rank:user:lv:item ------- string --
| 玩家id1 | 玩家數據的json串
| ...
| 玩家idN |
-----------------------------------------使用這種方案, 只需要在玩家創建角色時, 將該角色添加到等級排行榜中, 後續則是當玩家 等級戰鬥力 發生變化時需實時更新s1:rank:user:lv該玩家的複合積分即可. 若玩家其他數據(用於排行榜顯示)有變化, 則也相應地修改其在 s1:rank:user:lv:item 中的數據json串.
6. 取排行榜
依舊以等級排行榜爲例.
目的
需要從 `s1:rank:user:lv` 中取出前100名玩家, 及其數據.
用到的Redis命令
[`ZRANGE key start stop [WITHSCORES]`](http://redisdoc.com/sorted_set/zrange.html)
時間複雜度: O(log(N)+M)， N 爲有序集的基數，而 M 爲結果集的基數。
步驟
-
zRange("s1:rank:user:lv", 0, 99)獲取前100個玩家的uid -
hGet("s1:rank:user:lv:item", $uid)逐個獲取前100個玩家的具體信息
具體實現時, 上面的步驟2是可以優化的.
分析
: zRange時間複雜度是O(log(N)+M) ， N 爲有序集的基數，而 M 爲結果集的基數
: hGet時間複雜度是 O(1)
: 步驟2由於最多需要獲取100個玩家數據, 因此需要執行100次, 此處的執行時間還得加上與redis通信的時間, 即使單次只要1MS, 最多也需要100MS.
解決
: 藉助Redis的事務, 整個過程可以降低到只與redis通信2次, 大大降低了所耗時間.
以下示例爲php代碼
// $redis
$redis->multi(Redis::PIPELINE);
foreach ($uids as $uid) {
$redis->hGet($userDataKey, $uid);
}
$resp = $redis->exec(); // 結果會一次性以數組形式返回7. Show The Code
<?php
class RankList
{
protected $rankKey;
protected $rankItemKey;
protected $sortFlag;
protected $redis;
public function __construct($redis, $rankKey, $rankItemKey, $sortFlag=SORT_DESC)
{
$this->redis = $redis;
$this->rankKey = $rankKey;
$this->rankItemKey = $rankItemKey;
$this->sortFlag = SORT_DESC;
}
/**
* @return Redis
*/
public function getRedis()
{
return $this->redis;
}
/**
* @param Redis $redis
*/
public function setRedis($redis)
{
$this->redis = $redis;
}
/**
* 新增/更新單人排行數據
* @param string|int $uid
* @param null|double $score
* @param null|string $rankItem
*/
public function updateScore($uid, $score=null, $rankItem=null)
{
if (is_null($score) && is_null($rankItem)) {
return;
}
$redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
if (!is_null($score)) {
$redis->zAdd($this->rankKey, $score, $uid);
}
if (!is_null($rankItem)) {
$redis->hSet($this->rankItemKey, $uid, $rankItem);
}
$redis->exec();
}
/**
* 獲取單人排行
* @param string|int $uid
* @return array
*/
public function getRank($uid)
{
$redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
if ($this->sortFlag == SORT_DESC) {
$redis->zRevRank($this->rankKey, $uid);
} else {
$redis->zRank($this->rankKey, $uid);
}
$redis->hGet($this->rankItemKey, $uid);
list($rank, $rankItem) = $redis->exec();
return [$rank===false ? -1 : $rank+1, $rankItem];
}
/**
* 移除單人
* @param $uid
*/
public function del($uid)
{
$redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
$redis->zRem($this->rankKey, $uid);
$redis->hDel($this->rankItemKey, $uid);
$redis->exec();
}
/**
* 獲取排行榜前N個
* @param $topN
* @param bool $withRankItem
* @return array
*/
public function getList($topN, $withRankItem=false)
{
$redis = $this->getRedis();
if ($this->sortFlag === SORT_DESC) {
$list = $redis->zRevRange($this->rankKey, 0, $topN);
} else {
$list = $redis->zRange($this->rankKey, 0, $topN);
}
$rankItems = [];
if (!empty($list) && $withRankItem) {
$redis->multi(Redis::PIPELINE);
foreach ($list as $uid) {
$redis->hGet($this->rankItemKey, $uid);
}
$rankItems = $redis->exec();
}
return [$list, $rankItems];
}
/**
* 清除排行榜
*/
public function flush()
{
$redis = $this->getRedis();
$redis->del($this->rankKey, $this->rankItemKey);
}
}這就是一個排行榜最簡單的實現了, 排行項的積分計算由外部自行處理.