本文来自微信民众号：游戏时光VGtime（ID：VGTIME2015），作者：箱子，题图来自：游戏《荒原大镖客》
多人游戏的规模，一直是个让人捉摸不透的问题。从MUD生长而来的MMORPG，同时在线人数跨越五位数的并不少见，但到了《方舟：生计进化》、“ATLAS”和“吃鸡类”的作品中，服务器、或者说一个房间容纳的人数一样平常在70到200之间倘佯。
估量有不少玩家曾经理想过，将《荒原大镖客：救赎2》这样仔细入微的单人体验塑造成大型MMO，上万名牛仔在西部天下里如意恩怨、何其壮观。但纵然是手艺力如此之强的Rockstar，也只敢接纳“32 人战局”的设计方式，并在删减了一些内容的情况下推出《荒原大镖客 Online》。
有时刻，扩充多人游戏规模的瓶颈，还不单单只是愿不愿意花钱买服务器的问题。抛开设计、玩法上的思量，许多开发团队面临着“想做大却没法做大”的手艺逆境。《绝地求生》跟《碉堡之夜》将人数设置在100，也未必全是讨个好彩头。你要说蓝洞和Epic想要致敬卓识广春的小说《大逃杀》，那应该也是构想42人相互厮杀的天下。
巧的是，今年我在CJ逛展时结识了田桑。他已往曾在EA卖力线上游戏的功效设计，厥后又任职英礴（Improbable）的游戏解决方案工程师，跟进过5个MMO项目，十分领会多人在线游戏的组织。我们从“吃鸡”的人数聊到《荒原大镖客：救赎2》的多人模式，于是就有了这篇科普。
为什么MMORPG能支持上万人
线上多人游戏的规模能到今天这个水平，一定不是一蹴而就的。1996年的MUD《侠客行》最早是在大学里设置的服务器，当玩家规模增长到1000人同时在线时，其负载瞬间就被推到了极限。
同时期图形化的网游显得加倍“寒碜”，由于网络游戏的用户存在多个状态，若是说文字MUD仅仅是用一句话来形貌，那图形化的状态可能要涉及到位置、动作、频率等诸多因素，每秒钟得同步异常多次，导致数据的容量稀奇大。因此号称领先于时代的《子午线59》，一个服务器能够容纳的人数也只不外250人。
《网络创世纪》的制作团队那时没少为用户规模这事费心，在Alpha测试的时刻他们就以为250人离“大型多人互动”的看法另有些距离，于是Beta测试前是又是买硬件又是研究新手艺。到了1997年，这群人在BUG一堆的情况下硬是把能够同时容纳的并发人数怼到3000，导致厥后不少破绽被玩家行使。
在田桑看来，由于90年月是个快速生长的时代，他明白的早期用户规模扩容偏向堆带宽和硬件。只不外现在成本的越来越高，接纳这种方式的价值太大，一个侧面征象就是CPU的主频许多年来没有太大提升。而从手艺的角度来说，传统MMORPG使用的架构是C/S（服务器-客户机），作为一个被应用了10多年的架构，普遍存在于“Runescape”、《魔兽天下》等作品的设计中，它可以说是网络游戏支持上万人同时在线的基础。
从名字就能看出来，C/S最早是两层结构，客户机也就是玩家电脑（主机）卖力渲染，服务器处置游戏逻辑。厥后又加了一层“数据库”，搭载了用于保留游戏效果的存储器，估量也不用做太多科普。
为了保证用户的规模足够大，传统MMORPG在“保真度”上做了许多牺牲。所谓的保真度可以简朴明白成游戏的仔细水平，包罗物理模拟，好比撞墙之后发生反作用力，或是像《半条命2》那样实打实的把罐子握在手里捡起来；也包罗延迟和同步，好比动作游戏和FPS游戏对服务器帧率都有异常高的要求。
凭据田桑的注释，传统C/S的客户端不做模拟，或者是对照轻量的模拟，它们把这些状态以对照低的频率发到服务器，对服务器的负载要求较低，因此就可以允许更多的玩家同时在线。
保真度的差异，我们甚至能从单机游戏和MMO的渲染逻辑中看出来。单机游戏的图像会尽可能从GPU中加载，理想状态下最好能做到不接见硬盘和主存。《超级马力欧兄弟》每个关卡中的方块、每个怪物泛起的位置都是牢固的，角色、敌人和场景在游戏启动时就渲染读取完毕，进而放到GPU内存中。
而MMO中更多引入了“其它玩家”的变量，加上其技术、特效、位置的无数种组合，基本无法提前确定要渲染的器械，因此只能动态的从主存和硬盘读取纹理等数据。客户端与服务器的交互最先只确定玩家位置，内陆先举行轮廓渲染，再在保持帧率的前提下一点点把画面读出来，体验一定要差一些。
事实上，在牺牲了保真度的前提下，要保证用户的规模够大，尽可能降低服务器负载，C/S 架构仍然需要写一个极其重大的后端。从《魔兽天下》的处置方式不难看出，谁人年月暴雪工程师的先天何其之高。
最常见的就是“空间支解法”，即把游戏中的地理（舆图）举行支解，逐一分配给差别的服务器历程或者装备。
一个变种是“空间复制法”，即把天下复制许多份，每份单独塞到一个服务器；而为领会决玩家因刷宝、挑战高难度怪物而大量群集起来的问题，他们又研究出“实例法”，单以副本的方式为每波玩家提供极其有限的区域。
因此在田桑的眼中，基于C/S的MMORPG有着相当高的手艺门槛：
“市场喜欢抛开不说。MMORPG的手艺门槛就要比DS高。UE的DS 我小我私家以为就是一个异常棒的产物，像做《方舟：生计进化》的，另有其它许多工作室，他们没有若干后端积累，就可以把游戏做到谁人量级。”
而这里提到的 DS（Dedicated Server，专用服务器），不仅是当下许多主流在线多人游戏都市使用的手艺，也正好能够解答“为什么‘吃鸡’的玩家得是100 人”的问题。
为什么一局吃鸡的玩家得是 100 人
首先得声明100人只是个数目级，并非锱铢必究的数字。
简朴来说，DS可以比喻成“房间制”。好比《绝地求生》《碉堡之夜》《战地5》和《我的天下》，一个服务器（自力主机）对应一个房间，然后这个房间大致能够容纳两位数到三位数的玩家。
现在市面上主流的游戏引擎，如虚幻和Unity为线上多人游戏提供的解决方案都是DS。这是一种能最大限度提高网游保真度的架构，它最早的目的就是为领会决FPS的同步问题，追求高精度、低延迟，涵盖客户端展望、服务器校验，延迟抵偿等多种手艺。
田桑拿虚幻引擎举了个例子：“DS结构下，引擎是带到服务器上运行的，客户端渲染相关的部门被剥离出来了，运行的是物理、AI等纯逻辑。由于服务器能运行物理盘算，以是联网游戏可以做到物理的同步，就可以实现很真实的游戏体验。”
在虚幻引擎的DS下，服务器便负担了盘算碰撞同步的义务，例如判断武器有没有掷中，环境爆炸发生的碎片轨迹这些器械。而且角色的AI行为树同步也依赖DS，以是服务器会高频率地处置状态，负载异常大。这导致DS架构虽然有着支持高保真度游戏的优点，同样也具备高消耗、低承载的瑕玷。
一个典型例子是《光环5》的战区模式。这个用到DS架构的模式，支持的最大玩家数是24人，而且对于AI、载体和目的的数目都有响应限制，缘故原由正是要确保不会跨越服务器的承载量。为此开发团队简化了AI逻辑，因此在战区模式下NPC会显得比战争中的要“蠢”。
若是延续 C/S 架构下的扩容思绪，玩家们可能会感应疑心 —— 一台服务器负载太高，你加几台服务器不就完事了么？
然而，DS架构在这一点上还受限于游戏引擎：
“虚幻引擎的主要逻辑是单线程运行，若是把服务器的主频性能，好比从16核酿成32核，能够负载的人数实在是不能增添的。而且就算从一台机械增添到两台机械，可容纳的玩家数目也不会转变，由于有一个手艺架构的限制……至于增添焦点数有没有用，这个还要看引擎自己是否支持多线程扩展。”
Epic有一段时间为了《碉堡之夜》能支持100人共斗绞尽脑汁，对虚幻引擎做了不少优化。好比在跳伞下降的过程中，自动降低远程挪用所需要的带宽；又好比限制客户端向服务器发送移动更新的频率，制止由于客户端帧率过高，最终导致服务器过分负载。
Epic曾提到过一个看法，既然一家公司都要做大型MMO了，那一定有自己怪异的要求和后端解决方案，依样画葫芦地照搬他们的DS不太适合，虚幻自己去研究扩容的事情可能会对照鸡肋，激励开发者基于这项手艺自己想办法。
而主要逻辑是单线程运行的Unity，实在或多或少也和虚幻引擎一样需要面临同样的问题。
做个几万人的《荒原大镖客》有没有可能
从上面两个部门的叙述来看，不难发现现在线上多人游戏面临一个两难的局势。要么就沿用传统C/S，自己写后端，以降低保真度为价值追求规模；要么就拿DS架构做事，缩小规模，提高保真度。
但有没有办法将它们融合起来呢？实在许多开发团队都在思索这个问题。
市面上有着这样特征的产物不多，“褒贬不一”的海盗冒险多人游戏“ATLAS”委曲算一个。抛开产物品质的问题，“ATLAS”用的就是DS架构，而且“理论上”支持40000名玩家同时嬉戏。
他们的做法，是在DS外自己写了天下服务器和数据服务器的后端。先把多个DS实例给拼起来，再由天下服务器统一卖力治理 —— 好比只要玩家过舆图，就把玩家的数据搬到另一台服务器。实在可以类比成《魔兽天下》的“空间支解法”，固然显著能够看出手艺不怎么成熟，Steam上负面评价最多的地方就是“卡”和“连不上”。
英礴原本也计划打造一个重大的、高保真度的游戏天下，效果发现手艺方面都是坑。于是爽性先把DS的问题捋清，降低日后游戏制作的门槛和风险，因此催生出了一个解决方案（工具）：SpatialOS。
SpatialOS是一个基于底层公有云资源的游戏开发环境。它一方面会给你提供云端的服务器托管，一方面给予手艺支持，类似于一个多功效插件。这个工具可以很简朴的接入虚幻和Unity引擎，甚至任何其他的第三方引擎，它主要提供在DS架构下扩充多人游戏规模的手段。
其中一个扩容思绪和“ATLAS”有点像，若是一个DS不够用，就把多个DS拼接起来统一管控。由于 SpatialOS虚幻开发套件的偏向就是走多历程，这样更容易行使多核甚至多机械的盘算资源，可以突破传统DS的限制 —— 简而言之就是给游戏加服务器有用了。
上面这段话有点绕，直接看“把DS拼起来”的示例图加倍直观。下图中9个方块代表9个DS，每个游戏服务器的统领区域划分由差别颜色代表，玩家不仅可以无缝跨越服务器界限，也能和差别区域的其它玩家互动。
据田桑注释，这背后的隐秘是9个DS之上有一个“网络层”，它才真正卖力所有游戏状态的治理。一个DS是一个区，通过这个治理层将所有区弥合起来。客户端连到这个治理层，而不是所有的DS之上。
说到分层这个看法，SpatialOS中另有项名为“AI负载拆分”的功效，正好能解决前文《光环5》战区模式的问题。理论是，若是把AI的负载扔到另一个服务器，那不就为玩家扩容腾出空间了吗，而且还不必让NPC变“蠢”，可谓一石二鸟。
这种方式可以接纳的应用很广，对延迟要求不高，和焦点系统（如物理）耦合度不高的器械都可以拆分出来，好比天气系统。分出来的层，则基于云放到另一台虚拟机上。
英礴自己做了一些实验，使用原生虚幻引擎的情况下，在已有100名玩家的基础上最多可以运行229个AI；而将AI负载扔到另一个服务器后，维持相同服务器帧率的前提下AI数目可以到达479个，相当于扩容了一倍。
现在正在测试的冒险生计游戏《拾荒者》（Scavengers），恰好就采用了AI负载拆分的手艺。开发商Midwinter Entertainment示意玩家会在游戏中遭遇极端天气、怪物肆虐，外来入侵者以及敌对玩家团队等各方面的威胁。而AI负载拆分使得他们在3x3公里的舆图内，一方面保证了这些高保真度的体验，一方面又实现了“60名玩家 300个AI”的规模。
固然，只管分层看起来很牛逼，但银弹却是不存在的，田桑举了个例子：
“假设A1区域有10000 人，负载不下了。那要么把A1切成A1和A2，划分放5000人，也可能是在A1上面再加一层，这都是开发者自己去控制的。然则这个事情会带来成本，由于两个区间之间有大量通讯，要靠服务器硬件来堆。
好比一个服务器要从1000人扩容到3000人，那就分三层……若是每层分外带来的性能消耗是50%，每一层现实只能跑500人，三层只有1500人。那你又得多分几层，这时刻的消耗可能又不止50%了。”
以是，要想在DS架构下把玩家的规模扩大，得综合多种方式。SpatialOS现实上另有一套名为QBI的系统，可以自定义降低同步频率，解决一些网络负载的问题。好比其中一个显示就是令距离玩家较近的流动物体看起来更顺畅，越远“越卡”，主要是看开发者若何施展想象。
正如之前提到的手艺限制，MMORPG人数规模很大，可以到达几千上万人，但基本集中在社交、打怪，或者是副本的交互方式，很少见到有真实的物理模拟。另外一个偏向是像《碉堡之夜》《方舟：生计进化》这样的游戏，它们有些地方做得很仔细，但人数又容易碰着瓶颈，通常就是房间制的。
由此引申到能不能做“容纳几万人的《荒原大镖客：救赎2》”的问题，田桑以为理论上是可行的，只是还没有开发者触及到这根线。而且纵然解决了手艺问题后，话题就又回到了无法回避的开发风险和成本。
不外，未来这两种需求应该会交汇到一起，使得线上多人游戏在现今的尺度上再进一步：一方面能支持更多玩家，一方面又能保证更真实的模拟。至少有人现在正在朝着这个偏向起劲，或许再过不久，有着高保真度的大型多人在线游戏就不再仅仅停留在理想中。
本文来自微信民众号：游戏时光VGtime（ID：VGTIME2015），作者：箱子
版权保护: 本文由 原创，转载请保留链接: http://www.allart.com.cn//cms/2020/0902/3083.html
