状态同步和帧同步

1、状态同步:顾名思义,是指的将其他玩家的状态行为同步的方式,一帮情况下AI逻辑,技能逻辑,战斗计算都由服务器运算,只是将运算的结果同步给客户端,客户端只需要接受服务器传过来的状态变化,然后更新自己本地的动作状态、Buff状态,位置等就可以了,但是为了给玩家好的体验,减少同步的数据量,客户端也会做很多的本地运算,减少服务器同步的频率以及数据量。

2、 帧同步:RTS游戏常采用的一种同步技术 ,上一种状态同步方式数据量会随着需要同步的单位数量增长,对于RTS游戏来讲动不动就是几百个的单位可以被操作,如果这些都需要同步的话,数据量是不能被接受的,所以帧同步不同步状态,只同步操作,每个客户端接受到操作以后,通过运算可以达到一致的状态(通过随机种子保证所有客户端随机序列一致),这样的情况下就算单位再多,他的同步量也不会随之增加。注意:需要保证每次随机的数字都相同,所以需要自己实现一套随机数,不能用unity自带的那个随机数接口,而且需要服务端发送相同的随机种子;因为非常微小的误差就有可能产生蝴蝶效应,所以所有float型的参数必须变成int型,保证计算结果一致。

丢帧处理:

由于TCP的丢包重传机制会导致较大的延迟,大多数情况下,帧同步都采用UDP协议进行网络通信,这就意味着需要自行解决丢包问题。

预防:关键帧数据包里携带前面两帧的数据,可大大降低丢包率,但会带来冗余的增加。因此,值得注意的是不能使用UDP数据包过大,否则部分路由器会在组合UPD分组时发生错误,建议不超过Internet标准MTU尺寸576byte。

补救:虽然上述方案能起到预防丢帧的作用,仍然无法避免丢帧问题。在出现丢帧问题时,需要客户端根据所需帧序号主动向服务器请求关键帧,包括单帧请求和批量帧请求。为了保证能够获取到所需关键帧,建议采用TCP协议。

状态同步和帧同步的区别:

最大的区别就是战斗核心逻辑写在哪,状态同步的战斗逻辑在服务端,帧同步的战斗逻辑在客户端。战斗逻辑是包括技能逻辑、普攻、属性、伤害、移动、AI、检测、碰撞等等的一系列内容,这常常也被视为游戏开发过程中最难的部分。由于核心逻辑必须知道一个场景中的所有实体情况,所以MMO游戏(例如魔兽世界)就必须把战斗逻辑写在服务端,所以MMO游戏必须是状态同步的,因为MMO游戏的客户端承载有限,并不能把整张地图的实体全部展现出来(例如100米以外的NPC和玩家就不显示了),所以客户端没有足够的信息计算全图的人的所有行为。

具体到客户端和服务端通信上,在状态同步下,客户端更像是一个服务端数据的表现层,举个例子,一个英雄的几乎所有属性(例如血量、攻击、防御、攻速、魔法值等等)都是服务端传给客户端的,而且在属性发生改变的时候,服务端需要实时告诉客户端哪些属性改变了,客户端并不能改变这些属性,而是服务端传来多少属性就显示多少属性(虽然可以改变客户端数值达到表现上的效果,例如无限血量,但是服务端那边的血量属性为0时,一样要死)。再举个例子,一个英雄要释放一个非指向性技能(例如伊泽瑞尔的Q),具体的过程就是,客户端通知服务端“我要释放一个技能”-》服务端通知客户端“在某地以什么方向释放某技能”-》客户端根据这些信息创建一个特效放在某地,然后以某个方向飞行-》服务端根据碰撞检测逻辑判断到某个时刻,这个技能碰到了敌方英雄,通知客户端-》客户端根据服务端信息,删除特效,广播被打的英雄减血同时播放受击特效。

而在帧同步下,通信就比较简单了,服务端只转发操作,不做任何逻辑处理。比如现在同一局里有4个玩家,也就是4个客户端,这时客户端A释放了一个技能x,此时将操作传递给服务端,服务端不做任何判断,直接把A的操作全部分发给ABCD,则ABCD同时让客户端A控制的英雄释放技能x

三、流量

状态同步比帧同步流量消耗大,例如一个复杂游戏的英雄属性可能有100多条,每次改变都要同步一次属性,这个消耗是巨大的,而帧同步不需要同步属性;例如释放一个技能,服务端需要通知客户端很多条消息(必须是分步的,不然功能做不了),而帧同步就只需要转发一次操作就行了。

四、回放&观战

帧同步的回放&观战比状态同步好做得多,因为只需要保存每局所有人的操作就好了,而状态同步的回放&观战,需要有一个回放&观战服务器,当一局战斗打响,战斗服务器在给客户端发送消息的同时,还需要把这些消息发给放&观战服务器,回放&观战服务器做储存,如果有其他客户端请求回放或者观战,则回放&观战服务器把储存起来的消息按时间发给客户端。

五、安全性

状态同步的安全性比帧同步高很多,因为状态同步的所有逻辑和数值都是在服务端的,如果想作弊,就必须攻击服务器,而攻击服务器的难度比更改自己客户端数据的难度高得多,而且更容易被追踪,被追踪到了还会有极高的法律风险。而帧同步因为所有数据全部在客户端,所以解析客户端的数据之后,就可以轻松达到自己想要的效果,例如moba类游戏的全图挂,吃鸡游戏的透视挂,都是没办法防止的,而更改数据达到胜利的作弊方式(例如更改自己的英雄攻击力)可以通过服务器比对同局其他人的战斗结果来预防。

六、服务器压力

状态同步服务器压力比较大,因为要做更多运算。

七、开发效率

首先要说,状态同步的游戏占主流,其次就是状态同步开发起来比较难。而帧同步服务器开发难度低,同一套方案可以给很多不同类型的游戏使用,反正都是转发操作;减少了服务端客户端沟通,老实说,没有扯皮的时间,开发效率最起码提高20%,状态同步的方案下,同一个功能至少需要一个客户端和服务端共同完成;PVP和PVE基本用的是同一套代码,做完PVP很容易就可以做单机的PVE。

九、断线重连

状态同步的断线重连很好做,无非就是把整个场景和人物全部重新生成一遍,各种数值根据服务端提供加到人物身上而已。帧同步的断线重连就比较麻烦了,例如客户端在战场开始的第10秒短线了,第15秒连回来了,就需要服务端把第10秒到第15秒之间5秒内的所有消息一次性发给客户端,然后客户端加速整个游戏的核心逻辑运行速度(例如加速成10倍),直到追上现有进度。

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