从MapleStory谈游戏状态同步

前言

单机版基本上做了很多功能了，现在开始进入了网络版，最近一直在做一个功能，玩家的状态同步，在做这个功能的时候遇到了一些坑，因此总结记录一下。

背景

在一个网络游戏当中，特别是RPG类的游戏，尤其需要同步玩家的状态（包括地图中其他怪物的状态），如果状态不相同，则会使得每个玩家所显示的东西不同，这样就失去了联网的意义，因此如何设计好一个状态同步，是一个RPG类游戏的核心技术之一。

玩家状态同步

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基于帧的状态同步

在开始设计的时候，没有考虑很多，为了简化操作，使用了基于帧的状态同步，在这种模式下，即当地图中玩家的状态发生改变，就立即往服务器发送一个状态数据包，然后通过服务器广播给当前地图中的所有玩家，其他的客户端收到该数据包后解析并设状态。这样的做的优势很明显，简单粗暴，同时状态信息准确。但是仔细分析之后，这样的做法增大了服务器的压力。

举个例子：在当前的游戏中，游戏的更新速率为 120 FPS，即一秒钟更新120次。如果玩家静止不动，则不需要发送数据包，但是如果玩家处于移动状态的时候，一秒钟会向服务器发送120个数据包，同时服务器需要广播（120*PlayerCount– 1）个数据包，

假设一个数据包的大小为10 bytes，一个地图有10个玩家（包括自己），那么服务器的带宽为12kbps ，十分消耗服务器性能。因此考虑在移动平台下，这种方式不可取。

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基于预言的状态同步

由于每一次移动或者改变状态都需要发送数据包，消耗服务器性能。通过观察官方设计，使用基于预言的状态同步。

实现前提：可接受的延迟（RPG类游戏可接受200ms左右的延迟）

官方设计：官方设计实际上实现的十分精巧，将一个 玩家/怪物 的移动拆分成了一个移动片段（MovementFragments），在每个片段中，包含了当前的位置，下一次的位置和时间。即

struct MovementFragments {

Int16_t x;

Int16_t y;

Int16_t nextX;

Int16_t nextY;

Int16_t duration;

}

在当前的客户端中，通过当前的位置（x,y），和当前的速度(speed)，产生一个随机的时间duration （duration ∈（0,510））,通过这些参数算出移动过后的位置：

nextX = x + speed * duration;

nextY = y + speed * duration;

当其他客户端收到该数据包之后，通过数据包的值，算出玩家的速度，同时移动。

OtherPlayer.moveToUntil(nextX,nextY,duration);

同时在官方的设计当中，一秒钟将一次状态改变拆分成了5次片段，片段的是消耗时间为一个随机值，但是总时间为510毫秒。因此在一次更新速度为120FPS的游戏当中，一秒钟只需要发送10个数据包，大大缓解了服务器的压力。

怪物状态同步

在一个地图当中，玩家的状态同步之后，则需要同步地图中怪物的位置信息，怪物的位置信息同步方式一般有两种实现方式

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基于客户端的状态同步

一个地图中的怪物状态，实际上是由地图中玩家所决定的，当玩家施加攻击、使用技能，都会改变怪物的状态。在MapleStroy的设计当中，怪物的位置计算是属于离线计算，这也就是说，服务器不参与怪物的状态，这样的好处是节约流量、减缓服务器压力，但是坏处是，会出现怪物静止、吸怪等外挂手段。在移植MapleStroy的过程中，为了同步官方和考虑移动平台流量问题，因此采用此种手段。

实现策略：

怪物的位置由第一个进入该地图的玩家决定。这也就是说，当第一个玩家进入该地图之后，控制着当前地图中所有怪物的移动状态。当第二个玩家进入该地图之后，第一个玩家会广播当前所有怪物的状态，第二个玩家根据这些数据包进行改变。当然其他玩家发生了攻击，或者激怒怪物的操作后，也会广播这个消息。

同时怪物的移动也是采用基于预言的状态同步，大体实现和玩家移动相似。

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基于服务器的状态同步

服务器的状态同步原理很简单，服务器保存并控制着怪物的状态，因此当一个地图中有多个玩家的时候，广播当前的状态即可。

同步效果：