帧锁定算法解决游戏同步

帧锁定算法解决游戏同步(http://www.joynb.net/blog/archives/131)

早期 RTS，XBOX360 LIVE游戏常用同步策略，如何才能像单机游戏一样编写网游??

算法概念

该算法普遍要求网速RTT要在100ms以内，一般人数不超过8人，在这样的情况下，可以像单机游戏一样编写网络游戏。所有客户端任意时刻逻辑都是统一的，缺点是一个人卡机，所有人等待。

1．客户端定时（比如每五帧）上传控制信息。
2．服务器收到所有控制信息后广播给所有客户。
3．客户端用服务器发来的更新消息中的控制信息进行游戏。
4．如果客户端进行到下一个关键帧（5帧后）时没有收到服务器的更新消息则等待。
5．如果客户端进行到下一个关键帧时已经接收到了服务器的更新消息，则将上面的数据用于游戏，并采集当前鼠标键盘输入发送给服务器，同时继续进行下去。
6．服务端采集到所有数据后再次发送下一个关键帧更新消息。

这个等待关键帧更新数据的过程称为“帧锁定”
应用案例：大部分RTS游戏，街霸II(xbox360)，Callus模拟器。

算法流程

客户端逻辑：
1.        判断当前帧F是否关键帧K1：如果不是跳转（7）。
2.        如果是关键帧，则察看有没有K1的UPDATE数据，如果没有的话重复2等待。
3.        采集当前K1的输入作为CTRL数据与K1编号一起发送给服务器
4.        从UPDATE K1中得到下一个关键帧的号码K2以及到下一个关键帧之间的输入数据I。
5.        从这个关键帧到下 一个关键帧K2之间的虚拟输入都用I。
6.        令K1 = K2。
7.        执行该帧逻辑
8.        跳转（1）

服务端逻辑：
1．        收集所有客户端本关键帧K1的CTRL数据（Ctrl-K）等待知道收集完成所有的CTRL-K。
2．        根据所有CTRL-K，计算下一个关键帧K2的Update，计算再下一个关键帧的编号K3。
3．        将Update发送给所有客户端
4．        令K1=K2
5．        跳转（1）

服务器根据所有客户端的最大RTT，平滑计算下一个关键帧的编号，让延迟根据网络情况自动调整。

算法演示

我根据该算法将街机模拟器修改出了一个可用于多人对战的版本，早期有一个叫做kaillera的东西，可以帮助模拟器实现多人联机，但是并没有作帧锁定，只是简单将键盘消息进行收集广播而已，后来Capcom在PSP和360上都出过街霸的联网版本，但是联网效果不理想。这个算法其实局域网有细就经常使用了，只是近年来公网速度提高，很容易找到RTT<50ms的服务器，因此根据上述算法，在平均RTT=100ms（操作灵敏度1/10秒），情况下，保证自动计算关键帧适应各种网络条件后，就能够像编写单机游戏一样开发网游，而不需状态上作复杂的位置/状态同步。

从上图的演示中可以看到，两个模拟器进程都在运行1941这个游戏，两边客户端使用了该算法，将逻辑统一在一个整体中。