帧同步

七彩极

帧同步技术是一个古老的技术，没有特别固定的招式，优化方向也是根据实际情况各有不同，但是其核心思想都是一样的，这篇专栏就来记录我对帧同步技术的探究。

1.为什么需要帧同步技术

帧同步主要是为了保证某些类型的游戏在同步时，可以保证很好的游戏体验。游戏类型通常包括，竞技类游戏，如MOBA、射击类、格斗类，这类游戏的特点是要求精确的打击伤害判定和及时的反馈。

2.帧同步的特点

战斗逻辑在本地计算。

网络只转发玩家的操作信息（移动、攻击等指令），不同步玩家的状态信息（位置、旋转、血量等状态）。

因为逻辑在本地计算，所以必须保证所有客户端可以计算出一致的结果。

帧同步中的帧指的是逻辑帧，要求更新频率固定，66ms是一个比较理想的更新频率，unity中的Update是渲染更新，更新频率不稳定，所以不能用。

3.状态同步与帧同步

说到帧同步，不得不提状态同步，这两种技术最大的区别就是战斗逻辑写在什么地方。

状态同步简单来说就是有一个权威服务器运行着一个没有图形界面的客户端，然后服务器收集所有人的操作数据，计算后再把所有人的关键数据广播给所有人，玩家的客户端只是服务器的一个展示。

帧同步中的每一个客户端都是要计算所有数据，服务器只需要转发彼此的操作即可。

其实帧同步和状态同步在很多时候是一个互补的存在，现在这个时代，很多商业游戏也都是两种技术同时运用在一个游戏里，取长补度。

4.帧同步的优势与劣势

开发效率：因为战斗逻辑都写在客户端，服务端只负责转发操作消息，双端开发的时候不需要做额外的对接工作，所以帧同步开发效率高。

流量消耗：状态同步需要转发状态信息，会包含很多信息，而帧同步只转发操作信息，所以流量消耗小。

细节反馈：帧同步的核心优势就在这里。

网络波动：帧同步因为追求细节操作的反馈，所以当网络波动高的时候，会受很大影响，但是我们也会有很多优化方案，之后会细说。

安全性：因为状态同步里，核心战斗逻辑都在服务端计算验证，所以相对安全。虽说帧同步反外挂较差，但是同样也有很多解决方案，之后细说。

战斗回放：因为帧同步的服务端会记录每一帧的数据，所以做回放的时候，只要把每帧的操作信息都执行一遍就可以了，比较好做。

断线重连：做起来就比较复杂，需要结合状态同步的技术方案。

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这里提一下

状态同步，对网络的要求并不是很高，所以我们可以使用TCP网络协议，用TCP网络协议的优点的话就是，安全性好，能保证数据传达顺序。如果是掉线，就是直接断开连接。

但是TCP网络也有坏处，就是传输慢，数据量大，这也导致了TCP 网络传输效率没有UDP高。

用在状态同步刚刚好，状态同步游戏玩法逻辑都在服务器执行，客户端只做播放。

这也是逻辑和渲染分离。但是，状态同步的话，客户端也是有一部分的逻辑处理，比如我们的怪物，在大唐中就是怪物的一部分逻辑在服务器，另一部分咋客户端，这样做的好处是，俩种逻辑，得到的效果是一样的。

就比如帧同步的相同的时间 +相同的逻辑 = 相同的输出，这样也保证了逻辑的正确性。

还有一个缺点就是状态同步逻辑都在服务器处理，所以对服务器的压力也是蛮大的。但是有安全性，外挂什么的几乎不可能破解服务器。这样保证了客户的数据财产安全，同时也保证了游戏的公平性。

状态同步，在客户端玩家进行输入后，发到服务器，服务器进行逻辑处理后，下发到客户端，客户端进行播放。

在人物位置同步的话就是，玩家进行输入，控制玩家移动，然后告诉服务器，移动的位置信息，大唐的项目就是这样做的。

服务器进行逻辑处理后，下发到可以看见该客户端的客户端进行位置更新。实现状态同步。状态同步断线。是在每隔一段时间发送

心跳包，如果心跳包，在多次为接收到请求的话，请求向服务器重新连接。服务器同时也会保存在掉线最后的状态、重新连接后，下发

客户端，更新状态。

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5.大致的解决方案

核心其实就是保证所有客户端的表现一致性。

其中影响一致性的因素有如下：

不同的运行平台中浮点数的精度不同。

Unity中的物理引擎用到了浮点数，所以物理相关的东西需要自己写（比如碰撞检测）。

不同客户端性能不一样，开始时机就会不同，所以还需要让同一局比赛，大家都在同一时刻开始运算逻辑。

需要同步随机数种子，让每个客户端随机的结果保持一致

除了保证一致性，还需要一些常用的技术方案：

1、网络协议使用udp

2、协议数据使用protobuf

3、录像回放

4、断线重连

5、对抗网络抖动的策略

6、逻辑与表现分离