《游戏服务端编程实践》1.2.3 SLG / 策略类游戏架构模式详解

一、SLG 的本质与技术特征

1.1 什么是 SLG

SLG（Simulation Game / Strategy Game），即“策略模拟类游戏”， 是以 资源规划、领地扩张、部队调度、长期运营 为核心玩法的游戏类型。 其典型代表包括：

• 《文明》系列（单机策略）
• 《率土之滨》《三国志战略版》（MMO-SLG）
• 《部落冲突》《海岛奇兵》（休闲策略）
• 《Evony》《Lords Mobile》（全球化跨服 SLG）

1.2 SLG 的技术定义

SLG 与 MMO 一样具备多人在线特征，但其 核心架构差异 在于：

1.3 SLG 的工程本质

SLG 服务端的本质，是一个 “分布式任务调度系统 + 状态机框架”。

每一位玩家的世界（城市、军队、科技）都对应一组持久化状态， 服务端持续驱动这些状态随时间演化（资源增长、建造完成、行军抵达）。

因此，与实时帧同步的 MMO 不同，SLG 的关键挑战在于：

• 如何在海量异步任务中保持 状态一致性；
• 如何在千万级玩家下实现 低成本持久化与负载分布；
• 如何确保 事件时间驱动（Time-driven） 的正确性。

1.4 SLG 架构核心思想

SLG 的架构可以简化为以下逻辑模型：

graph TD
Client --> Gateway
Gateway --> Logic
Logic --> Scheduler
Scheduler --> DB[(Database)]
Scheduler --> Cache[(Redis)]
Logic --> MapServer
MapServer --> Logic

二、SLG 架构的演进历程

2.1 第一阶段：单服、单线程（早期页游）

早期页游（如《三国志网页版》《傲视天地》）采用单机架构：

• 所有逻辑运行在单台服务器；
• 任务调度由数据库定时器完成；
• HTTP 短连接轮询获取状态。

缺陷：

• CPU 单点瓶颈；
• IO 阻塞严重；
• 定时器执行精度低；
• 无法水平扩展。

2.2 第二阶段：异步任务驱动 + 多进程架构

随着 Node.js、Go 等高并发语言的普及，SLG 架构进入了事件驱动时代：

• 使用消息队列（MQ）调度任务；
• 每个逻辑节点独立处理一类任务；
• 引入 Redis、Kafka、Crontab。

代表架构：

graph TD
A[Client] --> B[Gateway]
B --> C1[Logic Server]
B --> C2[Map Server]
C1 --> D1[Redis]
C2 --> D2[MySQL]
C1 --> E[Kafka Topic: Events]

优点：

• 可水平扩展；
• 异步任务模型提高吞吐；
• 支持多服与多进程部署。

2.3 第三阶段：分布式 + 世界地图分区

现代 MMO-SLG（如《率土之滨》《三国志战略版》）采用：

• 世界地图按格子或地块划分；
• 每个区域由独立逻辑节点维护；
• 玩家城市与部队分布式存储；
• 使用消息总线进行区域间通信。

三、SLG 服务端分层结构

3.1 总体架构图

graph TD
Client --> Gateway
Gateway --> Login
Gateway --> Logic
Logic --> Map
Logic --> Scheduler
Logic --> Chat
Logic --> DB[(MySQL)]
Logic --> Cache[(Redis)]
Scheduler --> MQ[(Kafka / RabbitMQ)]

3.2 各层职责

3.3 Go 语言结构体示例

type City struct {
    ID        int64
    OwnerID   int64
    Level     int
    Resources Resource
    Buildings []Building
    Troops    []Troop
}

type Resource struct {
    Wood int
    Stone int
    Food int
    Iron int
}

四、异步任务与调度系统

SLG 中最核心的机制是“异步调度”。

4.1 典型任务类型

4.2 调度核心思想

1. 所有任务具备开始时间与结束时间；
2. 服务器定时触发回调；
3. 调度精度通常为秒级；
4. 分布式任务避免重复执行。

4.3 Go 实现：异步任务调度器

type Task struct {
    ID        int64
    Type      string
    StartAt   time.Time
    EndAt     time.Time
    Payload   []byte
}

type Scheduler struct {
    Tasks map[int64]*Task
}

func (s *Scheduler) Tick(now time.Time) {
    for _, t := range s.Tasks {
        if now.After(t.EndAt) {
            go s.execute(t)
        }
    }
}

func (s *Scheduler) execute(t *Task) {
    switch t.Type {
    case "BUILD":
        handleBuildComplete(t.Payload)
    case "MARCH":
        handleMarchArrive(t.Payload)
    }
}

此模型可进一步结合 Redis ZSet（按时间排序）实现跨节点任务分发。

4.4 分布式调度机制

使用 Redis SortedSet：

• key：task_schedule
• score：timestamp
• value：任务 JSON

调度器节点定期扫描最早的任务执行。

tasks, _ := redis.ZRangeByScore("task_schedule", 0, now)

4.5 分布式锁与幂等控制

• 使用 Redis SETNX 防止重复执行；
• 使用 任务状态机 控制状态流转。

五、地图系统（Map System）

5.1 地图分区

SLG 世界由若干 区块（Tile） 构成。每个区块记录：

• 坐标；
• 所属势力；
• 地形；
• 资源类型。

type Tile struct {
    X, Y    int
    OwnerID int64
    Terrain string
    ResourceType string
}

5.2 区块分布与负载均衡

采用 “空间分区 + Hash 一致性” 分配地图负载：

5.3 地图同步与推送策略

SLG 通常采用 区域广播 + 客户端可视范围同步：

sequenceDiagram
Client->>Server: 请求地图(x,y,范围)
Server-->>Client: 返回可见区块
Server-->>Client: 当周边变化时推送更新

5.4 世界状态一致性

• 使用 Redis 缓存热点区域；
• 异步写回数据库；
• 跨区通信使用 Kafka 事件流。

六、战斗系统（Battle System）

6.1 异步战斗模型

SLG 的战斗往往是 离线模拟：

1. 玩家发起攻击；
2. 服务端计算双方部队属性；
3. 执行一轮战斗模拟；
4. 异步生成战报；
5. 推送结果。

6.2 战斗流程

sequenceDiagram
Client->>Server: Attack(TargetID)
Server->>Server: ValidateResource()
Server->>BattleSim: ComputeResult()
BattleSim-->>Server: Report(Result)
Server-->>Client: NotifyBattleEnd()

6.3 战斗模拟实现（简化版）

func SimulateBattle(attacker, defender Troop) BattleReport {
    atkPower := attacker.Soldiers * attacker.Attack
    defPower := defender.Soldiers * defender.Defense
    result := BattleReport{}
    if atkPower > defPower {
        result.Winner = attacker.ID
    } else {
        result.Winner = defender.ID
    }
    return result
}

6.4 战报系统

战报（BattleReport）为异步消息，可存入 Kafka / Redis Stream。 客户端登录时按分页加载。

七、联盟与社交系统

7.1 联盟结构

type Alliance struct {
    ID        int64
    Name      string
    LeaderID  int64
    Members   []int64
    Territories []Tile
}

联盟功能涉及复杂的权限控制与世界交互。

7.2 频道式聊天系统

采用 Redis Pub/Sub：

• 每个联盟一个频道；
• 全服广播使用 Topic；
• 历史记录通过 Kafka 落地。

7.3 联盟任务与奇观系统

联盟任务是跨玩家合作的典型场景：

• 阶段性进度；
• 服务器全局状态共享；
• 事件广播。

八、通信与同步机制

8.1 协议层选择

8.2 WebSocket 推送（Go）

func (c *Conn) PushUpdate(event string, data interface{}) {
    msg, _ := json.Marshal(map[string]interface{}{
        "event": event,
        "data":  data,
    })
    c.ws.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
}

8.3 协议压缩与安全

• 使用 Snappy / Zlib 压缩；
• 加密层：AES + HMAC；
• 防止篡改：签名验证（timestamp + token）。

九、分布式与可扩展性设计

9.1 模块划分

9.2 数据分片示例

玩家ID % 16 = 数据库分区号

9.3 状态一致性策略

• 强一致（Critical）：支付、资源；
• 最终一致（Non-critical）：排行榜、统计；
• 使用事务消息（Outbox Pattern）确保幂等性。

9.4 弹性伸缩（K8s）

通过 Horizontal Pod Autoscaler 动态伸缩：

• CPU 负载 > 70% → 扩容；
• Idle → 缩容；
• Redis Cluster 自动分片。

十、性能与安全

10.1 性能优化方向

10.2 防作弊与防刷机制

• 行军冷却校验；
• 签名验证；
• 防时间篡改；
• 建筑队列上限；
• 服务端权威验证。

十一、典型案例分析

11.1 《率土之滨》

• 世界 1024x1024 区块；
• 服务器分区 + 区域联盟；
• Redis 缓存热区；
• 定时任务驱动；
• 战斗异步模拟；
• Kafka 日志追踪。

11.2 《三国志战略版》

• 世界服分层（登录 / 区服 / 世界）；
• GeoHash 空间划分；
• 行军与战斗通过任务队列；
• Redis 用作任务时间轮；
• 战报异步生成；
• 联盟领地强一致更新。

11.3 《Clash of Clans》

• 部落系统采用一致性 Hash；
• 数据完全持久化；
• 战斗离线模拟；
• 全球化分布式部署。

十二、未来趋势：AI + Cloud + Simulation

十三、总结：SLG 的架构哲学

SLG 是一类 以时间为核心变量 的分布式系统。 它不像 MMO 那样追求实时性，而是在“持久性与正确性”之间平衡。

MMO 解决“现在的世界”； SLG 解决“未来的世界”。

它的工程本质是：

• 一个全局时间驱动的状态机；
• 一个分布式任务系统；
• 一个数据一致性的长期仿真系统。

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