帧同步
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讨论帧同步时,往往不同的人对于一些细节有不同的见解而争执不下,这往往是因为“帧同步”这个名词有歧义,而且并不能概括这套方案的特征。知乎有个帖子对此进行了细致的讨论(这里),结论如图:
本文所说的帧同步,其实是上图中“frame lockstep sync”,状态同步是“status sync”。
优点
安全(因为有关键逻辑都在服务器上)
网络要求低
断线重回快(因为有状态快照)
客户端性能优化(视野之外逻辑可以不要的,反正服务器在算全局的)。所以千人大战这种一定是C/S架构的。
缺点
开发慢(因为要联调)
录像回放实现较难
打击感难调
耗流量
优点和缺点恰好是状态同步方案的互补。其中外挂是一个重点,而断线重回时间长是一个难点,不能胜任千人大战是无法突破的瓶颈(因为所有东西都要放在客户端算)。
此外,帧同步常用到buffer,其延迟比状态同步是要大的。
当时主要是开发效率的角度考虑,还有打击感。省流量和方便做回放是附带的好处。
###(二)帧同步实现要点 在实践帧同步的时候,有以下几个方面需要把控:
相同初始状态
一致的输入
一致的代码执行流程
一致的数学库(随机数、去浮点改用整数)
第三方库改造
开发人员写逻辑时要去除“我”这个玩家角色的概念
开发人员要能在发生不同步时定位问题
###(三)帧同步会遇到的问题和解决方法
延迟和卡顿是一对 trade-off,取决于buffer的大小。
首先说卡顿。这里不是指渲染性能或逻辑处理上的瓶颈(事实上画面卡顿的原因很多,后面会补充),而是特指严格按帧进行表现时,会由于网络延迟时大时小,造成角色移动不平滑等现象。
为了解决网络延迟抖动的问题,帧同步方案设计了一个buffer,收到网络的逻辑帧后,会先在本地缓存若干帧,按照固定延迟去播放,这样逻辑执行就比较平稳看上去不会一顿一顿的。但很明显这样操作和反馈都比较滞后。这就是延迟问题。
对于延迟,彻底废除buffer,并且用UDP。对于UDP丢包问题,上行采用重发3次,下行采用根据网络情况在2次到9次范围内调整。对于关键信息(比如结算),采用RUDP保证可靠性。
对于由此产生的卡顿,采用逻辑和表现分离,逻辑不平滑,但表现上(单纯是皮肤)通过插值去追逻辑影子对象。
这里重点提一下 逻辑和表现分离 是怎么实现。
首先分为逻辑空间和表现空间。
逻辑空间严格按照帧同步的要求进行计算(比如碰撞啊技能释放啊都是在这里,不能用浮点数)。表现空间其实就是gameObject相关了(比如gameObject的位置啊、动画啊)。这样的话,就不能利用Unity自带的物理碰撞了,因为那些Collider是作为组件和gameObject绑死的,要自己去计算碰撞盒。
逻辑对象有ID,表现对象有VID,并且二者互相持有对方的引用。这样,表现对象就可以通过这个引用/ID去获取对应逻辑对象的位置、方向等信息,来追赶这个目标点。
追赶主要是插值(内插用于平滑,外插用于估计)。当目标点出现拐点的时候,估计势必出现偏差,这时要能圆滑地跟过来(偏差太大还是会偷偷强制滑过来)。这里有一些参数需要打磨。
由于帧同步的逻辑计算在客户端,所以一旦被破解,就能拿到全局的数据从而开发外挂。最常见的是“视野挂”。 解决方法是:
对于PVP,采用多人关键数据hash校验判定。不过1v1没法解决。
不用c#写游戏逻辑,用c++写一个gameCore(后面会细说)
游戏外打击外挂
王者荣耀的
gameCore
是把逻辑部分剥离出来,完全用c++实现。这样做的初衷是提高性能、防止核心代码被破解。目前gameCore相当于客户端都内置了一个服务器,收到网络包后进行处理,再指挥表现层(客户端角色)渲染。这不仅是更优、更清晰的架构,还为更多问题的解决提供了基础。
这里主要是优化开发过程中遇到的不同步问题的bug定位效率。通常是代码写的有问题导致不同步,解决方法是:代码染色辅以体验服小范围测试。通过染色能够回溯到具体有问题的代码。
另外,CPU的负载均衡也是要做的,这有助于最终画面更流畅(之前卡顿主要是网络同步引起,但这里可以锦上添花),FPS更稳定。
帧同步的断线重回,朴素地看,只有从第一帧开始拉取并加速播放到当前帧才行。这样时间太久。