码code｜腾讯大佬带你深刻理解小游戏的架构设计与开发

转载来源：云加社区
原做者：余国良

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小游戏自发布以来，微信平台上已经出现了很多现象级的小游戏，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一般会遇到什么问题？怎么去规避和解决，来自腾讯游戏云资深架构师余国良，将会给咱们带来微信小游戏架构设计与开发方向。

微信小游戏的特色是什么？

小游戏最大的特色是去中心化分发以及好友关系链的传播。这里面会带来不少机遇和挑战，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色对咱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，由于任何一款游戏均可能成为爆款，在微信上有几何式的增加，因此几乎成为刚需。

咱们看一个案例，这个案例是咱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？首先游戏上线以后，很快发现流量增速迅速，系统流量不够了，这个时候咱们能够经过云主机在线分配。可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。可是接下来另一个瓶颈又出现了，他们用的数据库也是单数据库，一样有扩展性的问题。这个问题能够经过改用集群版数据库来解决。最终虽然全部的问题获得了解决，可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。

经过这个案例咱们想说明的是，咱们但愿小游戏的架构足够轻，足够小，可是重点问题也须要提早考虑，避免问题爆发的时候产生没必要要的损失。

那么咱们怎么样来设计架构，小游戏对咱们提出这个要求，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，咱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，而后下面这个节点灵活进行伸缩。

这个架构简单使用应对通常的休闲性游戏也是够用的，咱们看一下它在腾讯云上的追加时间是什么样的。国际客户端经过CLB扩展平衡接入到后台服务，咱们通过BGT高防对游戏进行保护，当出现流量的时候，高防服务能够对流量进行清洗而后回收到系统中。咱们用不一样的弹性制做主来承载不一样的服务，经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咱们作一些介绍，首先是CLB，腾讯的CLB单集群提供超过1.2亿的最大链接数，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。

第二个就是咱们的弹性伸缩服务AS，弹性伸缩服务咱们能够在不一样的时期对集群的节点数量进行伸缩。咱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，咱们能够很方便的对服务进行快速动态的扩缩容。

第三个就是咱们的BGT高防服务，在必要的时候咱们能够经过BGT高防对于游戏进行保护，它的特色首先平台拥有T级的防御带宽，而后有精准的算法，在提供防御的同时咱们能够最大程度保障网络覆盖质量。

架构有什么优点和局限性

优点就是可靠性高，单节点鼓掌不影响总体可用性，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。对于这个问题咱们每每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。由于扩展中须要知道发送给某个对象的发送到哪一个节点，它是要创建对象到节点的流动性关系，显然通用的LB是没有办法作到这一点的。

另一个问题在这个架构中同时节点没有办法发送请求，可是对于游戏来讲，咱们不少时候但愿同时的节点之间发送请求。好比说咱们向好友发送组队邀请的时候，好友的对象和个人对象不在同一个节点，那么就须要将请求发送到好友的节点，而后再转发到好友的客户端。

可是对于无状态化分层架构来讲每每就须要经过共享数据，存在实时性和性能损耗的问题。为了解决这两个问题，咱们看一下星型的架构。

不一样节点之间经过router进行剖析，实现节点之间共融的仪器。好比说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，能够将消息发送到router，router再转发到大节点处理以后再发送到朋友客户端。在这个结构中，全部的节点都是对等的关系，中间的router能够实现互通，它是比较灵活。可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。创建（英）能够实现主备的自动切换，主节点不行的时候能够切换到节点。他们之间的链接，咱们能够把多结构链接在一块儿实现架构的扩展。好比说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，能够将消息先发送到router1，router1再转发到router2，最终到达B节点。router可以将消息发到对象，它就要保持全局的这样一个装。

咱们看一下router作了哪些事情？收敛连接，简化内部通讯管理，创建通用的对象陆游机制，简化游戏开发。第三经过router咱们也能够实现负载均衡和广播，router具备通用性，能够做为通用的游戏界面。

在扩展性方面，咱们能够在两个层面进行扩展，好比说能够发现节点不够的时候能够进行添加，分散相应的router，而后加入到系统中来。当一个达到极限的时候，咱们能够经过副机来进一步作扩展，添加新的。假设咱们有0和1，须要添加2的时候这个流程能够是这样的。咱们先对2进行部署，当2起来的时候，router1和router2能够发现新节点，而且创建到它的链接。链接以后router2会向router1或者router0而且将本身的信息同步给router1和router0，这样就创建了。当play2登陆到router2的时候，router2会将信息同步给router2和router0，这是架构的扩展过程。

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，好比说坦克大战游戏咱们实行多点布局，好比说华南的玩家能够加入到华东，广州的UPC和上海的UPC能够实现内网链接。

下面咱们看一下存储层的设计，咱们的目标是创建一个大存储层以知足动态扩容的问题。咱们要知足数据库水平扩展的问题，若是本身作的话有三种方法。第一种基于增量区间的分配，它的由点是能够实现动态扩容，可是存在性能热点的问题。由于永远都是访问量最大，而老分片随着流失出现性能限制的状况；第二种方法，根据ID的闪电池分散到不一样的分片，没有性能热点的问题，可是加新的节点的时候，每每对数据进行单切，比较难以实现快速自动扩容。第三种方法就是将二者结合，能够同时解决两个问题，须要增长中间的数据路由。

为了简化大存储的设计，咱们能够用一些分布式数据库产品，好比说腾讯云的DCDB，它的原理是经过增长中间的代理层，到多个物理感，像复杂性彻底封装在代理层。

这两个图是咱们对DCDB作性能测试，第一个图是单分片对比MYSQL的性能，随着CPU的核和现存数的增长呈线性增加。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而且切换相应的流量，能够作到对业务层进行感知。我要作的只要在页面中点击几下按钮。

第二个产品是TCaplus，特色有三个支持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目前在腾讯内部获得最普遍的应用，数百款游戏都是以TCaplus做为主数据库，其中包括王者荣耀、绝地求生等游戏。

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