为何游戏服务端用C来写,是历史原因还

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游戏也分不同领域,不同的游戏之间业务逻辑和适用架构区别很大,并不能一概而论。

比如对于大部分手游、页游来说,追求短平快的开发节奏也不要求太高的实时性和计算效率,C++在这些领域的使用属于杀鸡用牛刀。国内这些领域还采用C++的团队,要么是技术决策者视野狭窄;要么是大厂成熟团队已有完善的遗留技术栈、工具链和人才储备,迁移到其他语言的收益相对不高,或是怕担转型决策风险等等;再有就是从大厂出去创业顺走了技术框架或迷信大厂经验的团队等。

题主特别提到MMORPG,此处就MMORPG这一领域为何普遍使用C++进行简单讨论。

MMORPG主要是指在地图上实时战斗一类(比如WOW、传奇等),不包括回合制MMORPG(神仙道、梦幻西游等)。

常见MMORPG服务器在技术层面的特性需求:

网络IO密集。高频率的视野同步消息(一般在10-60Hz之间),与玩家数量的关系是O(n^2)的复杂度,对于一些侧重国战等玩法的MMORPG尤其压力山大。通常都需要配合相关视野管理算法来减少消息发包数量,甚至需要配合架构做广播的负载分流。CPU密集。MMORPG的玩法规则都需要服务器做权威性的计算,简单些的也需要大量怪物的AI和寻路计算,以及实时战斗的逻辑和技能运算等等;一些先进的3DMMORPG服务器甚至整合了物理引擎,来做碰撞检测和校验。实时性。此类游戏侧重实时战斗和交互体验,能容忍的响应延迟通常在ms以内,即使可以通过客户端预演算进行缓和。考虑到网络延迟这个不能通过语言和架构来解决的要素,两次游戏逻辑更新发包的间隔最好控制在几十毫秒这一量级。(所以一些GC不太注重实时性的语言,可能会有潜在的负面体验影响)。稳定性和容灾。常Crash的服务器,轻则影响玩家体验,重则导致公司倒闭。开发效率。这个方面除了受语言特性本身影响,还需要考量其它要素,比如生态圈丰富程度(需要的功能可以容易找到稳定好用的库)、周边工具链完善程度、人员补充难易程度(是否是学校培训的主力语言、是否是领域比较主流的语言,或者是否足够简单好培训)、现有遗留人力和技术资源的价值等等。

C++和其它候选语言的比较

C++:

网络IO:历史上这方面曾经是考量的主要因素,近年来几乎所有主流后端语言都封装有高效的网络IO库,C++已不具备独特优势。CPU利用率:C++在这方面的优势不需要讨论了吧...实时性:无GC,内存分配延迟可控(内存池、预分配等),毫秒级延迟需求的高频交易都在用。稳定性和容灾:用C++写出长期稳定运行的服务器程序,对开发团队而言是件要求比较高的事情,尤其在逻辑复杂又变更频繁的前提下。语言本身也不保证内存访问的安全性,如果有内存写越界导致的Crash也很难定位。国内某大厂采用了分离数据和逻辑进程,通过进程间共享内存来通信的方式,来实现逻辑进程崩溃重启不丢失数据。不过这种做法有一定门槛,存在性能开销,而且对开发效率和灵活性也有比较大的约束,也不易整合第三方库,不能算是通用的最佳实践。开发效率:如果有良好的内力和C++编程素养,并且配合现代C++的一些语法(auto、lambda、智能指针等),开发效率尚可算是勉强及格,但相对以下讨论的其他语言来说仍处于劣势,然而达到上述水准的人力资源成本却要比其它语言要高出不少(人员补充速度、培训周期和薪资)。综合而言,这方面可算C++的一大短板。那么,假设不采用混合语言的方案(C++配合Lua或Python,或者多服架构不同服务器用不通语言等),除了C++之外还有哪些语言值得考虑?

考虑到MMORPG在CPU计算方面的压力,解释型语言暂且可以排除。

目前考察过的备选方案,主要有Java、C#、Go、Rust。

Java:

优点:

生态圈成熟,库丰富。Netty网络库性能强悍。不爽语法还可以用scala和kotlin...缺点:

除了原始类型外,不支持自定义值类型。而且泛型是以类型擦除的方式实现。这样的特性导致了:1.难以把数据连续紧凑地进行表示来优化算法的缓存命中率,比如2D地图的每个格子坐标都是个object,寻路算法呵呵。3D场景的碰撞体每个顶点都是个object,物理引擎呵呵。2.对原本对实时性不甚友好的GC造成了更大压力。成熟的JVM实现并不怎么侧重GC的实时性。如果触发了百毫秒以上的世界冻结GC延迟,所有在线玩家都会受到影响。JIT在预热不足的情况下,偶尔会导致性能曲线不平滑,引入预料之外的响应延迟。C#:

优点:

开发友好,语法糖甜。有真正的泛型和值类型。特定算法好优化。缺点:

微软家的。微软家的。微软家的。跑在WindowsServer下没什么问题,然而抛开授权费不谈,大部分主流的开源好物都是优先考虑Unix/Linux,比如Redis(长期没有Windows版本的官方支持)、MongoDB(Windows下性能要弱于Linux下),而且WindowsServer的网络性能也要弱一些。除非解决方案都用微软全家桶,不然部署和运维就需要同时维护两个平台...至于Mono,跟JVM比起来就像玩具。只能期待Rosalyn成熟了。(目前项目正在用.NetCore,实现游戏逻辑跑在Linux下问题不大,一些跟操作系统联系比较紧密的底层功能还是用了C++)GC实时性类似Java。

Go:

优点:

语法简单易掌握。开发体验友好。有值类型。新版本的Go,GC实时性良好(1.8号称STW控制在1ms以内)。缺点:

没有范型,某些地方需要转型成interface{},不过编译器会做逃逸分析,不必要的地方不会自动boxing,影响不算太严重。Rust:

优点:

运行效率比肩C++。语言特性优秀。编译期保证了内存安全,没有GC开销。编译期保证线程安全,可以放心大胆地并发,容易写出高效的多线程代码(不过死锁是需要自己避免的)。缺点:

上手曲线较陡。太年轻,生态圈尚未成熟。较小众,人员补充困难。

大部分MMORPG主要采用C++并不是没有原因,虽然历史原因的比重不小。然而如果要在什么都没有的情况下,从零开始开发MMORPG服务器,采用C++并无必要。抛开人才储备的方面不谈,Go算是目前开发MMORPG服务器各方面特性都比较匹配的选择:无论开发效率还是运行效率,以及工具和人员培训速度等等。如果是技术导向的团队,可以试试Rust。C#和Java也是不错的选择,虽然有些特性不是很好满足,但也足够支撑一款游戏成功了(如果不追求提供极致的平滑体验的话)。

至于C++,在具备一些前提条件的情况下可以考虑采用:已有成熟C++MMORPG代码框架;已有C++写得的技术团队;不差钱也不赶进度,就要质量稍高一些的流畅体验;需要整合一些C++库等。不过即使如此,C++也推荐搭配其它语言使用(比如早几年常见搭配Lua,主要用来提高迭代速度和开发效率,并且一定程度上可以支持热更)。

目前几乎没有纯粹的C/C++开发游戏服务端的。

早年开发游戏必须用C++,这没得说,0-4年,java还没有nio,其他动态语言不抗重负,只能C/C++能开发出完整可用的游戏服务端。直到5年,韩国的游戏很多都还是纯C++写服务端,金山之前也开发过很多纯粹C++的游戏服务端,后来大家都切了。

现代选择有很多:java+javascript,c+python,c+lua,scala,go,erlang。面向性能的服务器用java,面向逻辑服务器python,面向高并发的会选择scala,次一级高并发或者性能测试程序(机器人)会选择gevent。那是不是就不用C++呢?用C来做网络,不用C++,但是C的比例在所有代码中占比有限。

这是否意味可以放弃C/C++了?也不是:C语言是一把锋利的匕首,而现代动态语言是一把长剑。平时匕首可以藏在身上,大部分时候用长剑披荆斩棘就够了,但当碰到坚硬的石头,长剑不管用了,那么拿出匕首来果断的切碎他。

对于一个成熟领域而言,建议是尽量用更高级一点的开发语言,因为游戏开发很多核心技术都有了较为妥当的解决方法。大量的服务端逻辑其实都是在等待,等待网络,等待数据库,这种情况下用C得不偿失。但是服务端有一些地方还是躲不开C/C++,比如当服务器涉及到3D计算的话(国内很多2D服务端,国外很多3D服务端),大量的矢量矩阵,除了用C++封装出一套好用的数学库外,即便直接用java写,那也是很麻烦的。再比如现在快速动作越来越多,为了让玩家操作更流畅,需要基于UDP快速可靠协议,协议开发用java或者scala,性能上是没办法满足要求的,况且协议实现后要和客户端通信,没法让所有客户端跟着一起用java/scala。再比如某些cpu密集的抽象度高的模块,如aoi或者ai模块。

对于一个新兴领域而言,C/C++很多情况下是别无选择的东西。比如移动化浪潮刚起步的时候,还没有啥cocos或者unity真要开发游戏,必须迅速的使用起OpenGLES和OpenSL,然后再叠加某一脚本,以快制胜,第一批移动浪潮上发财的就是这些游戏。又或者,可以根本躲开,先不介入,等到几年后cocos和unity成熟了,在介入用lua/C#写程序。再比如服务端如果离开熟悉的游戏和web,去开发一个陌生的领域,如流媒体服务,会发现这怎么和10年前的游戏一样呀,什么高级工具都不给用用,这时可以再等个四五年应该高级工具会出现,异或想领先别人时,就果断的拿出C/C++来解决之,这就是C独有的开拓新领域能力。

大部分答案都是非黑即白,非此即彼。不要只会C不会动态语言,避免成为一个傻逼;也不要只会动态语言不会C,避免离开熟悉的温室就活不下去。对于一个新手而言,如果什么都没学过,建议是先用快速开发的东西,把项目弄起来再说,有精力有机会的情况下,也不能完全放弃一些基础的东西,让自己残缺了。

PS:在相同架构下,就纯粹性能而言,各种语言性能差距到底是多少呢?如果只开发回合制这些慢节奏游戏,或者HTTP接口,大部分情况都在等待数据库等待用户消息的话,差别确实不大,的确可能5%都不到。如果cpu密集了,那么可以参考下面的图表,总体来说是10-50倍的性能差别:

有人问,说了半天,这个也不行,那个也不完美,而时间有限,有没有一个更经济实惠的方法呀?如何才一次性达到彼岸呀?时间有限项目吃紧有没有更好的选择?说有!那就是java。国内游戏开发绕来绕去还是脚本+C+erlang+go,难道大家就不会其他东西了么?大部分可以的情况下,除了非用C/C++,推荐各位认真考虑下java,这个性能上最接近C的东西,能承当大部分cpu密集型事务,却又不会象c那样crash了找都找不到问题在哪里。同时面向高并发时基于原生jvm的scala可以提供类似erlang的简单方式,函数式编程大规模并发协程actor;同时java可以很方便的同javascript结合,js的速度应该是动态语言里面最快的吧。再者java还有groovy,可以提供python/ruby的泛型编程,用超高的开发效率和python/ruby媲美,同时还能和scala结合实现高并发。最重要的是写java好招聘,到处都是写java的工程师,大部分语言级的培训都可以省略了。

国内游戏开发者很多拒绝学习java,因为很多开发者自己是碰都没碰过。现在拒绝java的人,大部分只是在游戏圈子里面打转的人,偶尔开发下web,缺乏其他行业和领域的经验。看看除游戏外,当今多少世界级的开源服务器是用java开发的?游戏就真有那么特殊么?看不是,国外大把java开发的游戏服务端,各位如果知道游戏服务端领域有啥java技术栈解决不了的事情,麻烦告诉一声。再看看java上下游的scala,javascript,groovy这些东西。所以建议各位,有空有条件的情况下,认真考虑下java技术栈,世界很大,不是只有游戏;即便游戏,现在的开发方法真的对吗?




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