为什么MOBA、“吃鸡”游戏不推荐用tcp协议——实测数据

作者:腾讯云游戏行业资深架构师 余国良

MOBA类和“吃鸡”游戏为什么对网络延迟要求高?

我们知道,不同类型的游戏因为玩法、竞技程度不一样,采用的同步算法不一样,对网络延迟的要求也不一样。例如,MOBA类游戏多使用帧同步为主要同步算法,竞技性也较高,无论从流畅性,还是从公平性要求来说,对响应延迟的要求都最高,根据业内经验,当客户端与服务器的网络延迟超过150ms时,会开始出现卡顿,当延迟超过250ms时,会对玩家操作造成较大影响,游戏无法公平进行。类似地,“吃鸡”游戏(如《绝地求生》)玩法对玩家坐标、动作的同步要求极高,延迟稍大导致的数据不一致对体验都会造成较大影响,其实时性要求接近MOBA类游戏。而对于传统mmorpg来说,多采用状态同步算法,以属性养成和装备获取为关注点,也有一定竞技性,出于对游戏流畅性的要求,对延迟也有一定要求,同步算法的优化程度不一样,这一要求也不一样,一般情况下为保证游戏正常进行,需要响应延迟保持在300ms以下。相比之下,对于炉石传说、斗地主、梦幻西游等回合制游戏来说,同时只有一个玩家在操作双方数据,无数据竞争,且时间粒度较粗,甚至可通过特效掩盖延迟,因此对网络延迟的要求不高,即便延迟达到500ms~1000ms,游戏也能正常进行。这里,我们不对同步算法做进一步说明,重点说一下协议的问题。

传输层协议和延迟

不同传输层协议在可靠性、流量控制等方面都有差别,而这些技术细节会对延迟造成影响。tcp追求的是完全可靠性和顺序性,丢包后会持续重传直至该包被确认,否则后续包也不会被上层接收,且重传采用指数避让策略,决定重传时间间隔的RTO(retransmission timeout)不可控制,linux内核实现中最低值为200ms,这样的机制会导致丢包率短暂升高的情况下应用层消息响应延迟急剧提高,并不适合实时性高、网络环境复杂的游戏。

加速方案

基于udp定制传输层协议,引入顺序性和适当程度或者可调节程度的可靠性,修改流控算法。适当放弃重传,如:设置最大重传次数,即使重传失败,也不需要重新建立连接。比较知名的tcp加速开源方案有:quic、enet、kcp、udt。其中,quic是源自google的tcp替代方案,其主要目的是为了整合TCP协议的可靠性和udp协议的速度和效率,其主要特性包括:避免前序包阻塞、减少数据包、向前纠错、会话重启和并行下载等,然而QUIC对标的是TCP+TLS+SPDY,相比其他方案更重,目前国内用于网络游戏较少。kcp的作者是国内优秀开发者,社区也发展良好,kcp的作者和社区开发者对enet、kcp、udt做了性能测试,详情可参见:https://github.com/skywind3000/kcp/wiki/KCP-Benchmark, 从测试情况可以看到,kcp表现不错,其次是enet,表现最差的是udt。不过,这里也提出一个问题,原始enet保留了tcp重传的指数避让特性,每次重传间隔还是乘以2,默认rto也较高,这可能是测试中enet表现不如kcp的主要原因,如果对enet代码稍作调整,结果又当如何?这里,我们先排除传输性能,从其他方面对enet和kcp做一对比(满分5分):

我们对libenet略微做一些调整——默认rtt从500ms调整成50ms, 去除超时重传的指数避让策略。Linux下用TC命令模拟网络延迟和丢包率,控制延迟分别为30ms, 50ms, 70ms,控制丢包率分别为1%, 3%, 5%, 7%, 10%,在模拟出的不同网络环境下,对tcp, 原始enet和改进后的enet进行了对比测试。

测试中考察两个性能指标:

1)平均响应时间;

2)响应时间超过300ms的包的比例。

libenet的代码调整:

图 1 调整默认RTT为50ms

图 2 取消指数避让

tc命令如下:

模拟延迟100ms(rtt为200ms): tc qdisc add dev eth0 root netem delay 100ms

模拟1%丢包率:tc qdisc add dev eth0 root netem loss 1%

对比结果数据如下:

图 3 不同丢包率和网络延迟下TCP协议、ENET、优化后ENET的平均响应时间对比

图 4 不同丢包率和网络延迟下TCP协议、ENET、优化后ENET的超时响应比例对比

从图中可见,在平均响应方面,TCP协议的劣势不明显,在延迟为30ms,丢包率为1%时,改进后的ENET平均RTT为69ms, 原始ENET平均RTT为67ms, TCP平均RTT为67ms;但是从响应时间超过300ms的比例看,在延迟为30ms,丢包率为1%时,改进后的ENET RTT超过300ms的包为0,而TCP RTT超过300ms的比例则超过了2%,如果是在游戏中,这个表现已经能明显影响游戏体验了。结果表明,TCP在网络稍不稳定的情况下就已经有比较大的问题了,改进后的ENET有明显优势。

总结

测试结果符合预期,在实时性方面,TCP协议的网络抗性欠佳,对MOBA类或其他实时性要求较高的游戏,我们不建议使用TCP作为协议载体。事实上,王者荣耀,乱斗西游的通信协议也确实是基于UDP封装的,别问我是怎么知道的。

后话

对于开发人员来说,优化协议和同步算法是在已有网络环境下提升用户体验的可用方法,也是较平民化的方法,在网络抖动有限、丢包并不频繁、网络环境不至于太差的情况下,的确能有效提高游戏体验;然而这种方法也存在局限性,在网络环境超出可控范围,如在地铁上、商场里等人潮拥挤、存在网络热点,延迟或丢包率极高的环境中,还是无法解决问题,所谓“巧妇难为无米之炊”,再牛X的协议和算法,也无法点石成金,要从根本上解决问题,最终还是要回到网络质量上。和平民化方法相比,改变网络质量需要在资源和底层调度策略上的积累,如何优化遍布全国各地乃至全球各地的玩家网络接入点到服务器端的网络链路?如何优化玩家客户端最后一公里即客户端到无线基站的接入QoS (Quality of Service)?这种方法可以称之为高富帅方法,而有这种大规模需求,又能采用这种方法的,放眼望去,恐怕只能看到一家公司了:腾讯。好消息是,腾讯已经将这种能力在腾讯云开放了,称之为:智营网优。现在申请,免费试用!https://cloud.tencent.com/product/ino

想了解更多有关游戏加速方案和案例,立即报名1月19日腾讯云GAME-TECH沙龙杭州站,我们一起探讨:https://cloud.tencent.com/act/event/game-tech-hz.html

直播链接: http://www.itdks.com/eventlist/detail/1885

原创声明,本文系作者授权云+社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

编辑于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏FreeBuf

安卓耗电之谜:罪魁祸首竟是隐藏通信

简介 我们目前并不清楚为什么Android有这么多使用远程服务器进行隐藏通信的app,尤其是这些隐藏通信其实并没有被智能机主使用。我们知道app是从云端传入传出...

1909
来自专栏程序人生 阅读快乐

python高手之路

这不是一本常规意义上Python的入门书。这本书中没有Python关键字和for循环的使用,也没有细致入微的标准库介绍,而是完全从实战的角度出发,对构建一个完整...

721
来自专栏程序员笔记

钉钉机器人

2845
来自专栏何俊林

开发直播app中要了解的原理

前言:每个成功者多是站在巨人的肩膀上!在做直播开发时 碰到了很多问题,在收集了许多人博客的基础上做出来了成功的直播项目并做了整理 。本文来自OneTea,袁峥S...

28810
来自专栏逸鹏说道

架构漫谈(八):从架构的角度看如何写好代码

在第六篇文章中,我们得出一个结论,软件架构实际上包括了:代码架构,以及承载代码运行的硬件部署架构。实际上,硬件部署架构最终还是由代码的架构来决定。因为代码架构不...

3488
来自专栏木东居士的专栏

如何优雅地设计数据分层

本文主要讲解数据仓库的一个重要环节:如何设计数据分层! 其它关于数据仓库的内容可参考之前的文章。

7495
来自专栏互联网数据官iCDO

极为重要的基础知识!剖析Google Analytics报告中的Scope(范围)

编译:互联网数据官 梅子 我们都知道,Google Analytics(后文统称为GA)让不懂数据背后的处理逻辑的人也能很容易的收集和查看数据。通常情况下,理解...

3765
来自专栏CDA数据分析师

面试备忘录

作者 yangshun 翻译 蒲公英 原文链接:https://github.com/yangshun/tech-interview-handbook/...

2389
来自专栏SDNLAB

Pingping Lin:ONOS-面向运营商网络的SDN操作系统

第五届中国未来网络发展与创新论坛12月10日-11日在南京盛大开幕,美国开放网络实验室(ON.Lab)技术总监Pingping Lin发表精彩演讲,以下为演讲实...

3047
来自专栏SDNLAB

SDN领域的“小苹果”—PLUMgrid

SDN 初创公司PLUMgrid是一群来自思科的工程师联合创办的,首席执行官Awais Nemat参与了思科旗舰产品Catalyst 6500和Nexus 70...

3353

扫码关注云+社区