一、同步
 
所谓同步，就是要多个客户端表现效果是一致的，例如我们玩王者荣耀的时候，需要十个玩家的屏幕显示的英雄位置完全相同、技能释放角度、释放时间完全相同，这个就是同步。就好像很多个人一起跳街舞齐舞，每个人的动作都要保持一致。而对于大多数游戏，不仅客户端的表现要一致，而且需要客户端和服务端的数据是一致的。所以，同步是一个网络游戏概念，只有网络游戏才需要同步，而单机游戏是不需要同步的。
 
二、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，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。以下图为例：
 
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。
 
八、知名游戏
 
王者荣耀、魔兽争霸3、所有格斗类游戏
 
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。
 
十、注意点
 
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。
 
如有侵权，请及时联系我删除，谢谢！

帧同步和状态同步资料
 
最近需要研究帧同步和状态同步方面的东西，从网上看了不少资料这里把我认为比较好的博文总结一下。
 
TCP UDP
 
socket连接和http连接的区别
 
https://blog.csdn.net/wwd0501/article/details/52412396
 
帧同步
 
王者荣耀帧同步
 
http://gad.qq.com/article/detail/30384
 
知乎LOL网络同步
 
https://www.zhihu.com/question/37423062
 
##状态同步
 暂没有找到单独分析，看下边的对比博客文章
 
##其他一些参考博客
 
网络游戏同步方式（帧同步和状态同步）
 
https://blog.csdn.net/chrisfxs/article/details/73655934
 https://blog.csdn.net/qiaoquan3/article/details/75635466
 https://www.cnblogs.com/alps/p/7060268.html
 
实时对战游戏的同步——问题分析
 
http://www.qiujiawei.com/game-synchronize/
 
网络同步知乎大佬文章
 
https://www.zhihu.com/question/30204598/answer/47173171
 
unity帧同步游戏极简框架及实例(附客户端服务器源码)（强烈推荐）
 
https://blog.csdn.net/wanzi215/article/details/82053036

转载：https://my.oschina.net/u/1859679/blog/1137723
 
农药自从上线以来，依靠着强大的产品力以及腾讯的运营能力，在游戏市场上表现可谓是风生水起，根据第三方的调研数据显示，《王者荣耀》渗透率达到22.3%，用户规模达到2.01亿人，每日的日活跃用户（DAU）均值为5412.8万人。 如此可观的数据，令人十分钦佩。
 
当然了，作为技术人，更愿意从技术上了解去一些王者荣耀的实现原理和架构方式，从中找到新的知识领域，扩展自己的知识边界，丰富自己的专业技能。借助这个游戏，这一篇我们来聊一聊王者荣耀的技术实现以及同步方式，更多的从MOBA(多人在线战术竞争游戏)方向来解析推理王者的实现方案，如若有分析的不尽的方向，欢迎一起探讨改进。以下是主要讲解的几个重点:
 
 
 
服务器架构
通信方式
同步方案
技能同步
断线重连
 
 
 
一、服务器架构
 
不难发现，王者荣耀的服务器采用房间模式，每个玩家登陆以后，然后进入大厅，进行匹配游戏。匹配完成之后，把一起对战的玩家放到一个房间内进行对战。
 
 
房间类玩法和MMORPG有很大的不同，在于其在线广播单元的不确定性和广播数量很小，而且需要匹配一台房间服务器让少数人进入一个服务器。
 
这一类游戏最重要的是其“游戏大厅”的承载量，每个“游戏房间”受逻辑所限，需要维持和广播的玩家数据是有限的，但是“游戏大厅”需要维持相当高的在线用户数，所以一般来说，这种游戏还是需要做“分服”的。而“游戏大厅”里面最有挑战性的任务，就是“自动匹配”玩家进入一个“游戏房间”，这需要对所有在线玩家做搜索和过滤，以及为了更好的体验，会对玩家进行分地区进行匹配，以方便获得更快速的同步。
 
一般的方式是玩家先登录“大厅服务器”，然后选择组队游戏的功能，服务器会通知参与的所有游戏客户端，新开一条连接到房间服务器上，这样所有参与的用户就能在房间服务器里进行游戏交互了。
 
 
 
二、通信方式
 
说到通信方式，一般会有http和socket 两种方式,但http底层也是采用socket,只是每次通信完成以后都会断开，这种方式对于需要频繁交互的双方来说，显得效率太低了，所以一般实时要求高的游戏都是采用socket方式来通信。
 
可是sokect通信，又分为两种：TCP vs UDP，具体是采用那种socket类型，需要具体来看游戏游戏类型。以下是两种类型的优劣:
 
 
从上面的对比中，我们可以会发现，关于socket，我们想做的事情，tcp都帮我们做了，我们只需要建立链接，然后像读写文件一样读写就可以了。而udp需要我们自己设计一切。看到这一切，你可能第一感觉就是采用tcp而非udp，那么真实情况是如此么？基于游戏的业务以及场景不同，我可以明确的告诉你，王者荣耀是采用udp的，包括腾讯多数长链接手游都是采用udp，这是为何？
 
1、tcp保证数据可靠性是有代价的
 
tcp能够保证数据包的可靠性和有序，这一切都帮你封装好了。TCP发送一个数据包，等待一段时间，直到检测到数据包丢失了，如果没有接收到它的ACK，接下来就重新发送丢失的数据包到目标计算机。重复的数据包将被丢弃在接收端，乱序的数据包将被重新排序。以此来保证数据包的可靠性和有序性。
 
但为了保证可靠和有序，就要保证TCP无论什么情况，只要数据包出错，就必须等待数据包的重发。这是什么意思呐，就是说，即使最新的数据已经到达，但还是不能访问这些数据包，新到的数据会被放在一个队列中，需要等待丢失的包重新发过来之后，所有数据没有丢失才可以访问。
 
如此，如果遇到网络环境太差或者不稳定，比如说国内的移动网络，或者是遭遇到了网络阻塞，出现一个数据包丢失，所有事情都需要停下来等待这个数据包重发。客户端会出现等待接收数据，玩家操作会出现卡顿以及响应不及时的现象。
 
2、udp的可靠性—DIY手动组装
 
从上面我们可以知道udp主要在可靠性上主要是不能保证数据包的顺序，比如第100个收到的数据包并不一定是第100个发出的数据包，同时也无法保证不丢包，期间有一个包丢失，udp本是也不会去校检。如果这两个问题解决了，udp的大部分可靠性问题也就解决了。
 
具体的方案我们这一篇就不在细说，大体上是如此来解决:
 
 
 
1、为每个数据包增加序列号，每发一次包，增加本地序号。
 
 
2、每个数据包增加一段位域，用来容纳多个确认符。确认字符多少个，跟进应用的发包速率来觉得，速率越高，确认字符的数量也相应越多。
 
 
3、每次收到包，把收到的包上序列号变为确认字符，发送包的时候带上这些确认字符。
 
 
4、如果从确认字符里面发现某个数据包有丢失，把它留给应用程序来编写一个包含丢失数据的新的数据包，必要的话，这个包还会用一个新的序列号发送。
 
 
5、针对多次收到同一包的时候可以放弃它
 
 
三、同步方案
 
游戏中常见的同步方案，有状态同步和帧同步，一般大型的MMOARPG都是采用的是状态同步，比如魔兽世界，状态同步采用C/S架构，所有的状态由服务器来控制，安全性比较高，但是流量比较大。帧同步采用的是囚徒模式，所有c端强制采用一个逻辑帧率，从而保证输出一致，其特点是流量小，安全性比较差。
 
王者荣耀采用的就是帧同步，那么具体帧同步是什么，如何实现的，我们从两个地方来分解：
 
1、帧率
 
什么是帧率，可能没有做过client同学并不是很清楚这个术语，我们从一个小李子来讲解一下。我记得小时候有一种小人书，快速翻看就可以看到漫画上的人物会动起来。如下面这种：
 
 
 
超过1M上传不删了，我也无奈
 
 
 
 
由于人类眼睛的特殊生理结构，如果所看画面之帧率高于每秒约10-12帧的时候，就会认为是连贯的， 此现象称之为视觉暂留。这也就是为什么电影胶片是一格一格拍摄出来，然后快速播放的，就像上图快速翻小人书一样。
 
游戏中的所有动画也是采用这种方式来渲染，只不过帧率是有GPU来控制，你所看到的画面都是有都是有GPU一帧帧渲染的，比如30帧/s，你所看到的画面就比较流畅了。而帧率越高你所看到的越流畅。
 
2、Lockstep—帧同步
 
帧同步可以说是通过帧率延伸过来的，你可以把一个游戏看成一个巨大的状态机，所有的参与者都采用同一个逻辑帧率来不断的向前推进。
 
 
 
我们看如下2个图：
 
 
 
 
 
图中是A、B、C三个玩家的时间轴，这个时间轴不是电脑上的本地时间，而是A、B、C联机时定义的一个时间轴。虚线分隔出来时间片称为turn，可以理解成一帧。箭头表示该玩家将自己的操作指令广播给其他玩家。
 
我们把一盘游戏看成一个大型的状态机，因为大家玩的是同一款的游戏，因此F是相同的，初始状态S0也是相同的。在第一个turn结束时，所有玩家都接收到了完全一样的输入I，注意这里的I不是一个值，而是包含了当前游戏中所有玩家的操作指令集合。t1时刻所有玩家的电脑自行计算结果。由于F、S0和I是固定的，所以每个玩家电脑上计算出的下一个状态S1一定是相同的。
 
所以通过上面我们可以知道：
 
 
 
 
 
1、我们把游戏的前进分为一帧帧，这里的帧和游戏的渲染帧率并不是一个，只是借鉴了帧的概念，自定义的帧，我们称为turn。游戏的过程就是每一个turn不断向前推进，每一个玩家的turn推进速度一致。
 
 
 
 
 
2、每一帧只有当服务器集齐了所有玩家的操作指令，也就是输入确定了之后，才可以进行计算，进入下一个turn，否则就要等待最慢的玩家。之后再广播给所有的玩家。如此才能保证帧一致。
 
 
 
 
 
3、Lockstep的游戏是严格按照turn向前推进的，如果有人延迟比较高，其他玩家必须等待该玩家跟上之后再继续计算，不存在某个玩家领先或落后其他玩家若干个turn的情况。使用Lockstep同步机制的游戏中，每个玩家的延迟都等于延迟最高的那个人。
 
 
 
 
 
4、由于大家的turn一致，以及输入固定，所以每一步所有客户端的计算结果都一致的。
 
 
我们来看看具体的执行流程:
 
 
 
 
上图中我们可以明显看到，这种囚徒模式的帧同步，在第二帧的时候，因为玩家1有延迟，而导致第二帧的同步时间发生延迟，从而导致所有玩家都在等待，出现卡顿现象。
 
四、乐观锁&断线重连
 
囚徒模式的帧同步，有一个致命的缺陷就是，若联网的玩家有一个网速慢了，势必会影响其他玩家的体验，因为服务器要等待所有输入达到之后再同步到所有的c端。另外如果中途有人掉线了，游戏就会无法继续或者掉线玩家无法重连，因为在严格的帧同步的情况下，中途加入游戏是从技术上来讲是非常困难的。因为你重新进来之后，你的初始状态和大家不一致，而且你的状态信息都是丢失状态的，比如，你的等级，随机种子，角色的属性信息等。 比如玩过早期的冰封王座都知道，一旦掉线基本这局就废了，需要重开，至于为何没有卡顿的现象，因为那时都是解决方案都是采用局域网的方式，所以基本是没有延迟问题的。
 
后期为了解决这个问题，如今包括王者荣耀，服务器会保存玩家当场游戏的游戏指令以及状态信息，在玩家断线重连的时候，能够恢复到断线前的状态。不过这个还是无法解决帧同步的问题，因为严格的帧同步，是要等到所有玩家都输入之后，再去通知广播client更新，如果A服务器一直没有输入同步过来，大家是要等着的，那么如何解决这个问题？
 
采用“定时不等待”的乐观方式在每次Interval时钟发生时固定将操作广播给所有用户，不依赖具体每个玩家是否有操作更新。如此帧率的时钟在由服务器控制，当客户端有操作的时候及时的发送服务器，然后服务端每秒钟20-50次向所有客户端发送更新消息。如下图:
 
 
上图中，我们看到服务器不会再等到搜集完所有用户输入再进行下一帧，而是按照固定频率来同步玩家的输入信息到每一个c端，如果有玩家网络延迟，服务器的帧步进是不会等待的，比如上图中，在第二帧的时候，玩家A的网速慢，那么他这个时候，会被网速快的玩家给秒了（其他游戏也差不多）。但是网速慢的玩家不会卡到快的玩家，只会感觉自己操作延迟而已。
 
五、技能同步
 
游戏中有很多是和概率相关的，比如说技能的伤害有一定概率的暴击伤害或者折光被击等。按照帧同步的话，基于相同的输入，每个玩家的client都是独立计算伤害的，那么如何保证所有电脑的暴击伤害一致那。这个时候就需要用到伪随机了。
 
大部分编程语言内置库里的随机数都是利用线性同余发生器产生的，如果不指定随机种子（Random Seed），默认以当前系统时间戳作为随机种子。一旦指定了随机种子，那么产生的随机数序列就是确定的。就是说两台电脑采用相同的随机种子，第N次随机的结果是一致的。
 
所以在游戏开始前，服务器为每个玩家分配一个随机种子，然后同步给client，如此每个client在计算每个角色的技能时候，就能保证伤害是一致的。这也是多数帧同步游戏采用的方案，包括王者荣耀。

帧同步和状态同步
 
去英雄互娱面试突然说到了对游戏中的网络实现问题，面试官告诉我两个名词：帧同步和状态同步 
 小白并不懂所以开贴记录下来
 
 
 
 
帧同步：
 
 
帧同步，根据wiki百科的定义是，一种对同步源进行像素级同步显示的处理技术，对于网络上的多个接入者，一个信号将会通过主机同步发送给其他人，并同步显示在各个终端上。同步信号可以是每帧的像素数据，也可以是影响数据变化的关键事件信息。
 
帧同步常被RTS(即时战略)游戏常采用。在游戏中同步的是玩家的操作指令，操作指令包含当前的帧索引。一般的流程是客户端上传操作到服务器， 服务器收到后并不计算游戏行为， 而是转发到所有客户端。这里最重要的概念就是 相同的输入 + 相同的时机 = 相同的输出。
 
 
 
状态同步
 
 
状态同步：同步的是游戏中的各种状态。一般的流程是客户端上传操作到服务器，服务器收到后计算游戏行为的结果，然后以广播的方式下发游戏中各种状态，客户端收到状态后再根据状态显示内容。状态同步最广泛的应用应该是在回合制游戏中。
 
状态同步其实是一种不严谨的同步。它的思想中，不同玩家屏幕上的表现的一致性并不是重要指标， 只要每次操作的结果相同即可。所以状态同步对网络延迟的要求并不高。像玩RPG游戏，200-300ms的延迟也可以接受。 但是在RTS游戏中，50ms的延迟也会很受伤。 
 
 
 
自我理解
 
 
面试官问我魔兽世界和魔兽争霸的不同，通过上述的描述就可以比较清楚的知道：
 
针对魔兽争霸来说用的是帧同步，首先因为魔兽来说单位特别多，全部都占用服务器资源会很伤，只是广播玩家的操作，不需要计算，对于实时性也会很好，计算需求都在客户端使用。这也体现了我在玩赤潮下的一个问题，赤潮万到后期6个人超多个单位，所有计算都在手机上，渲染什么的都非常卡，特别影响体验，技能也丢不出去，这也是我后来不玩赤潮的主要原因之一。在想后期出安卓版的赤潮，有多少手机带不动。
 
针对魔兽世界来说用的是状态同步，实时性不是很好，并且占用服务器的资源，但是对于玩家来说屏幕的一致性并不是重要指标，我的每次操作都可以得到正确的结果，对游戏的体验性会好很多。但是在网络环境较差的情况下，使用状态同步，会造成我明明向前走了很多步，突然就会回退到前面的位置，服务器因为网络延迟没有收到你中间的一系列的操作指令。
 
参考1 http://blog.csdn.net/david_dai_1108/article/details/73437736 
 参考2 http://blog.sina.com.cn/s/blog_674f1bd20101omv7.html