网络游戏核心技术与实战PDF电子书下载

第0章[快速入门]网络游戏编程 网络和游戏编程的技术基础 1

0.1网络游戏开发者所需了解的网络编程基础 3

0.1.1网络编程是必需的 3

0.1.2网络编程与互联网编程 3

0.1.3互联网编程的历史和思想 4

0.1.4 OSI参考模型——透明地处理标准和硬件的变化 4

0.1.5网络游戏系统及其层次结构 5

0.1.6套接字API的基础知识 6

0.1.7网络游戏和套接字API——使用第4层的套接字API 7

专栏 网络编程的特性和游戏架构的关系 8

0.2套接字编程入门——处理多个并发连接、追求性能 10

0.2.1通信链路的确定（复习） 10

0.2.2套接字API基础——一个简单的ECHO服务器、ECHO客户端示例 11

0.2.3TCP通信链路的状态迁移和套接字API 12

0.2.4处理多个并发连接——通向异步套接字API之路 15

0.2.5同步调用（阻塞）和线程 16

0.2.6单线程、非阻塞、事件驱动——使用select函数进行轮询 17

0.2.7网络游戏输入输出的特点——单线程、事件驱动、非阻塞 18

0.2.8网络游戏和实现语言 18

0.2.9充分发挥性能和提高开发效率——从实现语言到底层结构 18

0.2.10发挥多核服务器的性能 20

专栏 输入输出的实现方针和未来提高性能的可能性 20

0.2.11多核处理器与网络吞吐量——网络游戏与小数据包 21

0.2.12简化服务器实现——libevent 25

0.3 RPC指南——最简单的通信中间件 26

0.3.1通信库的必要性 26

0.3.2网络游戏中使用的RPC的整体结构 28

0.3.3[补充]UDP的使用 30

0.4游戏编程基础 31

0.4.1游戏编程的历史 31

0.4.2采用“只要能画点就能做出游戏”的方针来开发入侵者游戏 31

0.4.3游戏编程的基本剖析 32

0.4.4游戏编程精粹不使用线程的“任务系统” 40

0.4.5两种编程方法的相似性——不使用线程 40

0.5小结 41

专栏 确保开发效率和各平台之间的可移植性 41

第1章 网络游戏的历史和演化游戏进入了网络世界 43

1.1网络游戏的技术历史 45

1.1.1网络游戏出现前的50年 45

1.1.2 20世纪50年代前：计算机诞生 45

1.1.3 20世纪50年代：早期的电子游戏 46

1.1.4 20世纪60年代：各种颇具影响的机器登上历史舞台 46

1.1.5 20世纪70年代：网络游戏的基本要素 50

1.1.6 20世纪80年代：网络对战游戏登场 51

1.1.7 20世纪90年代：游戏市场扩大 52

1.1.8本世纪前10年的前期：网络游戏商业化 55

1.1.9本世纪前10年的后半期基于Web浏览器的MMOG在商业上获得成功 56

1.1.10 2010年之后：究竟会出现怎么样的游戏呢？ 57

1.2从技术变迁看游戏文化和经济圈 57

1.2.1解读技术发展图 57

1.2.2 3个圈（三大范畴） 57

1.2.3两个游戏经济/文化圈 59

1.2.4文化、经济与技术的关系 61

1.3小结 62

专栏 成为出色的网络游戏开发程序员的条件 62

第2章 何为网络游戏 网络游戏面面观 63

2.1网络游戏术语的定义 65

网络游戏的4个层面 65

2.2网络游戏的物理层面 66

2.2.1物理构成要素 66

2.2.2物理模式/物理上的网络构成 67

2.3网络游戏的概念层面 69

2.3.1网络游戏及其基本结构 69

2.3.2游戏进行空间——进行游戏时所需的所有信息 70

2.3.3游戏的进展——游戏进行空间的变化 70

2.3.4共享相同的游戏进展 71

2.4网络游戏的商业层面 72

2.4.1商业层面的要求 72

2.4.2有效地招募测试玩家——网络游戏与测试 73

2.4.3不断更新——网络游戏的运营和更新 74

2.4.4节约服务器数量和带宽——网络游戏开支的特殊性 76

2.4.5从小规模开始，确保可扩展性——将风险降到最低，不要错过取胜的机会 77

2.4.6提供多种收费方式——收费结算方式的变化 77

2.4.7低价、快速地根除攻击者——攻击、非法行为及其对策 79

2.4.8减少服务器停止的次数和时间——不要让玩家失望 80

2.4.9反馈游戏结果——日志分析和结果的可视化 82

2.4.10更容易地与其他玩家相遇——玩家匹配 84

2.5网络游戏的人员和组织 85

2.5.1与网络游戏服务的运营相关的人员 85

2.5.2网络游戏服务运营的3项专门职责 86

2.5.3开发团队 87

2.5.4运维团队 89

2.6网络游戏程序员所需的知识 90

2.6.1网络游戏程序员所需的技术和经验 90

2.6.2各种网络游戏开发知识 95

2.7支持网络游戏的技术的大类 95

支持网络游戏的技术的4种形式 96

2.8影响开发成本的技术要素 97

2.8.1网络游戏与如今的开发技术 97

2.8.2支持网络游戏主体的3大核心 98

2.9小结 102

专栏 网络游戏编程的最大难点 103

第3章网络游戏的架构 挑战游戏的可玩性和技术限制 109

3.1游戏编程的特性——保持快速响应 111

3.1.1响应速度的重要性——时间总是不够的 111

3.1.2将数据存放在内存中的理由——游戏编程真的有三大痛苦吗 111

3.1.3 1每16毫秒变化一次——处理的信息及其大小 111

3.1.4 2大量对象的显示——CPU的处理能力 114

3.1.5 3无法预测玩家的操作——游戏状态千变万化 117

3.1.6必须将游戏数据放在CPU所在的机器上 117

3.2网络游戏特有的要素 118

3.2.1通信延迟——延迟对游戏内容的限制 118

3.2.2带宽——传输量的标准 120

3.2.3服务器——成本、服务器数量的估算 121

3.2.4安全性——网络游戏的弱点 121

3.2.5辅助系统（相关系统） 125

3.3物理架构详解——C/S架构、P2P架构 125

3.3.1基本的网络拓扑结构 125

3.3.2物理架构的种类 127

3.3.3 C/S架构——纯服务器型、反射型 127

3.3.4P2P架构 129

3.3.5 C/S+P2P混合型架构 130

3.3.6 ad-hoc模式 131

专栏 游戏客户端是什么 131

3.4逻辑架构详解——MO架构 132

3.4.1 MO、 MMO是什么？——同时在线数的区别 132

3.4.2 MO架构、MOG 133

3.4.3同步方式——获得全体玩家的信息后，游戏才能继续 133

3.4.4同步方式/全网状结构的实现——所有终端都拥有主数据 133

3.4.5同步方式/星型结构——暂时将输入信息集中到服务器上 139

3.4.6异步方式——接受各终端上游戏状态的不一致 142

3.4.7三大基本要素：自己、对手、环境——异步实现的指导方针 143

3.4.8 1自己和对手——对战游戏和玩家之间往来数据的抽象程度 144

3.4.9保持结果一致性的方法——两种覆盖方式 148

3.4.10 2自己和环境——可使用物品的格斗游戏和互斥控制 151

3.4.11互斥控制的实现——采用与同步方式类似的机制来实现异步方式 152

3.4.12状态会自动变化的环境——静态环境和动态环境 158

3.4.13 3对手和环境的关系 162

3.5逻辑架构详解——MMO架构 163

3.5.1 M MO架构、MMOG——在大量玩家之间共享长期存在的游戏过程 164

3.5.2 M M OG的结构 165

3.5.3大型多人网络游戏（MMO） 168

3.6小结 168

专栏 设法改善网页游戏的画面显示间隔 169

第4章[实践]C/S MMO游戏开发 长期运行的游戏服务器 171

4.1网络游戏开发的基本流程 173

4.1.1项目文档/交付物 173

4.1.2开发的进行和文档准备的流程 175

4.1.3技术人员的文档/交付物 176

4.2 C/S MMO游戏的发展趋势和对策 177

4.2.1 C/S M MO游戏的特点 177

4.2.2 C/S M MO架构（MMO架构）特有的游戏内容 177

4.3策划文档和5种设计文档——从虚构游戏K Online的开发中学习 179

4.3.1考虑示例游戏的题材 179

4.3.2详细设计文档 180

4.3.3 MMOG庞大的游戏设定 181

4.3.4 5种设计文档 182

4.3.5设计上的重要判断 182

4.4 1系统基本结构图的制定 184

4.4.1系统基本结构图的基础 184

4.4.2服务器必须具有可扩展性——商业模式的确认 184

4.4.3各种瓶颈——扩展方式的选择 184

专栏MMO客户端特有的渲染性能瓶颈 186

4.4.4解决游戏服务器/数据库的瓶颈 187

4.4.5什么都不做的情况（1台服务器负责整个游戏世界） 188

4.4.6空间分割法——解决游戏服务器的瓶颈 189

4.4.7实例法——解决游戏服务器的瓶颈 190

4.4.8平行世界方式——解决数据库瓶颈 191

4.4.9同时采用多种方法——应对越来越多的玩家 193

4.4.10各种方式的引入难度 194

4.4.11各个世界中数据库（游戏数据库）服务器的绝对性能的提高 194

4.4.12 K Online的设计估算——首先从同时在线数开始 195

4.4.13根据游戏逻辑的处理成本来估算——敌人的行动算法需要消耗多少CPU 196

4.1.14根据游戏数据库的处理负荷进行估算——找到“角色数据的保存频率”与“数据库负荷”的关系 198

4.4.15可扩展性的最低讨论结果，追求进一步的用户体验 199

4.4.16服务器的基本结构，1制定系统基本结构图 200

4.5 2进程关系图的制定 201

4.5.1 2进程关系图的准备 201

4.5.2服务器连接的结构——只用空间分割法 202

4.5.3服务器连接的结构——使用平行世界方式和空间分割法 203

4.5.4使用平行世界方式进行扩展的关键点 204

4.6 3带宽/服务器资源估算文档的制定 205

4.6.1以进程列表为基础估算服务器资源 205

4.6.2以CPU为中心的服务器和以存储为中心的服务器 208

4.6.3服务器资源的成本估算——首先从初期费用开始 208

4.6.4带宽成本的估算 209

4.6.5带宽减半的方针——首先是调整策划，然后在程序上下功夫 210

4.6.6策划内容的分析对带宽的降低很有效 211

4.7 4协议定义文档的制定——协议的基本性质 211

4.7.1 4协议定义文档基础 212

4.7.2“协议的基本性质”的要点 212

4.7.3协议的种类、以及进程之间关系的种类 213

4.7.4 8种类型的协议 213

4.7.5 C/S M M O采用TCP 214

4.7.6与“协议的基本性质”的对应 214

4.8 4协议定义文档——协议的API规范（概要） 217

4.8.1协议的实现原则 217

4.8.2 8种协议的功能/形式概述 221

4.9 4协议定义文档——协议的API规范（详细） 223

4.9.1协议API规范（详细）的制定 224

4.9.2 API的函数定义 224

4.9.3常量定义 229

4.9.4 API的调用时序 230

4.9.5时序图制定的要点 238

4.10 4协议定义文档——数据包的格式 238

4.10.1 C/S M MO主要采用TCP（复习） 238

4.10.2 C/S MMO使用包含专用字节数组的二进制协议 239

4.10.3二进制协议的实现——首先从术语的整理开始 239

专栏C/S M MO的压缩和加密 242

4.11 5数据库设计图 242

4.11.1要在编程之前进行对重要的表进行设计 242

4.11.2 C/S MMO中的数据库实现的历史变迁 243

4.11.3整理K Online所需的表 245

专栏 百花缭乱的KVS 246

4.11.4数据库性能预测 250

4.12服务器/客户端软件+中间件——实践中不可或缺的开发基础 254

4.12.1网络游戏的中间件 254

4.12.2开发的基础软件——可以立刻尝试的C/S MMO开发体验 256

4.13程序开发中的基本原则 258

4.13.1如何开始编程、如何继续编程 258

4.13.2数据结构优先原则——基本原则1 259

4.13.3实现数据结构之前的讨论——出现在画面上和不出现在画面上的元素 262

4.13.4维持可玩状态的原则——基本原则2 263

4.13.5后端服务器的延后原则——基本原则3 264

4.13.6持续测定的原则——基本原则4 264

4.14 C/S MMO游戏K Online的实现——编程开始！ 266

4.14.1开发的安排 266

4.14.2 K Online中的分工计划 267

4.14.3 K Online中“框架阶段”和“原型阶段”的区别 268

4.14.4 [步骤1～2]框架～原型阶段 269

专栏 每一步的进度管理形式 272

4.14.5“不实际运行起来是不会理解的！”——游戏开发的特殊性 274

专栏C/C+++以外的语言 275

4.14.6框架的整体结构 276

专栏VCE是什么 278

4.14.7以怎样的顺序来编写代码 280

4.14.8首先编写协议定义文件k.xmI——开发流程1 280

4.14.9协议定义的要点 281

4.14.10通信连通确认：ping函数 281

4.14.11账户登录和账户认证：signup函数、authentication函数 283

4.14.12角色创建：createCharacter函数 284

4.14.13登录：login函数 285

4.14.14在地面上移动：move函数、moveNotify 286

4.14.15编写gmsv/Makefile——开发流程2 293

4.14.16从示例中复制gmsv/climain.cpp和gmsvmain.cpp——开发流程3 293

专栏dbsv服务器代码的自动生成 297

4.14.17自动测试客户端autocli的实现——开发流程4 300

专栏gmsv中线程的使用 305

4.14.18图形客户端cli的创建和运行确认——开发流程5 307

4.14.19框架之后的开发——开发流程、后续事项 310

4.15总结 310

第5章[实践] P2P MO游戏开发 没有专用服务器的动作类游戏的实现 311

5.1 P2P MO游戏的特点和开发策略 313

5.1.1 P2P MO和动作类游戏——游戏的状态频繁发生改变 313

5.1.2 RPC和共享内存 313

5.1.3P2P MO游戏的特点——和c/s MMO游戏的比较和难点 314

5.1.4 P2P MO游戏的优点 316

5.1.5从概要设计开始考虑[多人游戏模式] 316

5.2 J Multiplayer游戏开发案例的学习——和K Online的不同 316

5.2.1 J Multiplayer——和K Online的比较 317

5.2.2P2PMO游戏开发的基本流程 317

5.2.3 P2P MO游戏开发的交付产品——开发各个阶段需要提交的资料 317

5.2.4和C/S MMO的数据量/规模的比较 319

5.3 P2P MO游戏的设计资料 319

5.3.1系统基本结构图 320

5.3.2进程关系图 320

5.3.3带宽/服务器资源计算资料 323

5.3.4通信协议定义资料和API规格 323

专栏 什么是“游戏逻辑” 324

5.3.5带宽消耗量的估算 327

5.3.6其他资料 331

5.4客户端/服务器软件+中间件、基本原则 332

5.4.1 P2P MO开发的最终交付产品 332

5.4.2 P2 P M O中使用的中间件 333

5.4.3编程时应该注意的基本原则——针对P2P MO游戏 333

5.5 P2P MO游戏J Multiplayer的实现——正式开始编程 334

5.5.1 J Multiplayer的编程计划 334

5.5.2开发流程——K Online的回顾 334

5.5.3 J Multiplayer开发阶段——开发顺序和内容 335

5.5.4第1阶段的要点 335

5.5.5客户端程序的开发案例 336

5.5.6“共享内存方式”的实现——开始编码 337

5.5.7 P2P MO游戏开发中该如何防止发生竞争状态 339

5.5.8共享内存开发方式该如何编码——共享内存开发方式和RPC开发方式的比较 343

5.5.9 SyncValue类 347

专栏 数据中心的地理位置分布 352

5.6支持C/S MO游戏的技术[补充] 353

5.6.1 C/S M O和NAT问题 353

5.6.2什么是NAT问题 353

5.6.3 NAT遍历——解决NAT问题建立通信路径的技术 353

5.6.4 NAT问题的实际解决方法 355

5.6.5中继服务器 356

5.6.6中继服务器的折衷方案 356

5.7总结 358

第6章 网络游戏的辅助系统 完善游戏服务的必要机制 359

6.1辅助系统需要的各种功能 361

6.1.1现有服务提供的辅助系统功能 361

6.1.2现有服务的功能一览 363

6.1.3网页游戏开发方法和客户端游戏的开发方法 365

6.2交流/通信功能 365

6.2.1玩家匹配P2P MO 365

6.2.2游戏大厅P2P MO 369

6.2.3中继服务器P2P MO 370

6.2.4聊天P2P MO C/S MMO 371

6.2.5邮件P2P MO C/S MMO 374

6.2.6好友列表P2P MO C/S MMO 374

6.2.7玩家状态P2P MO C/S MMO 375

6.2.8加锁服务器P2P MO C/S MMO 376

6.2.9黑名单P2P MO C/S MMO 377

6.2.10语音聊天P2P MO C/S MMO 378

6.3游戏客户端实现相关的辅助系统 378

6.3.1玩家成绩管理P2P MO C/S MMO 378

6.3.2存储功能P2P MO 379

6.3.3（游戏客户端）更新P2P MO C/S MMO 380

6.3.4排行榜P2P MO C/S MMO 381

6.4运营辅助系统 383

新闻发布P2P MO C/S MMO 383

6.5付费相关的辅助系统 384

6.5.1付费认证P2P MO C/S MMO 384

6.5.2虚拟货币管理P2P MO C/S MMO 387

专栏C/S MMO游戏的收入 388

6.6其他辅助功能 390

6.6.1游戏数据浏览/查询工具P2P MO C/S MMO 390

6.6.2敏感词过滤P2P MO C/S MMO 392

6.7本章小结 392

第7章 支持网络游戏运营的基础设施 架构、负荷测试和运营 393

7.1基础设施架构的基础知识 395

7.1.1 C/S MMO和P2P MO的基础设施（概要） 395

7.1.2基础设施架构需要进行的工作——从开发整体来看 395

7.1.3基础设施的成本估算 396

7.1.4成本的概念、单位 397

7.1.5网络游戏服务器在一定程度上可以接收的条件 398

7.1.6硬件、信息设备 398

7.1.7软件 399

7.1.8数据中心相关的成本 401

7.1.9服务费（数据中心以外） 403

7.1.10网络带宽费 403

7.1.11电费 404

7.2开发者需要知道的基础设施架构技巧 404

7.2.1服务规模的扩大/缩小——用户数和需要的基础设施规模 404

7.2.2典型的环境 404

7.2.3负荷曲线 405

7.2.4面向开发者的基础设施架构要点 407

7.2.5服务器部署 407

7.2.6登台环境 409

7.2.7服务器的监控、生死监控 410

7.2.8日志输出/管理 411

7.3 K Online、 J Multiplayer游戏的基础设施架构 412

7.3.1 K Online的基础设施 413

7.3.2 J Multiplayer的基础设施 414

7.4负荷测试 417

7.4.1负荷测试的准备 417

7.4.2 K Online在生产环境的负荷测试 417

7.4.3负荷测试时使用的服务器监控命令 418

7.4.4 J Multiplayer在生产环境下的负荷测试 422

7.5游戏上线 423

7.5.1游戏上线前——从确认安全设定开始 423

7.5.2游戏上线后——系统监控 424

7.5.3服务器的组群化 425

7.5.4故障发生时的应对 427

7.6本章小结 428

第8章 网络游戏的开发体制 团队管理的挑战 429

8.1游戏的策划内容和开发团队网络游戏特有的挑战 431

8.1.1游戏的策划内容是团队管理的关键 431

8.1.2游戏数据的持久化 431

8.1.3游戏中玩家之间的关系 432

8.1.4游戏结果的共享范围 433

8.1.5聊天系统的内容 434

8.1.6维护和升级的计划 434

8.1.7代码规模——如果需要迭代的代码过多就会遇到问题 435

8.2网络游戏开发团队的实际情况——和一般软件开发相同的地方 436

8.2.1工作分配 436

8.2.2持续提升网络游戏程序员技能的方法 438

8.2.3项目管理术——游戏开发和Scrum 440

8.2.4开发环境的选择 440

8.2.5项目的移交——理所当然的事情也需要仔细归纳总结 441

8.3本章小结 442

专栏 网络游戏开发的成本 443