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。
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。
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。
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。
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。
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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正文到此结束
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