【Skynet 入门实战练习】游戏模块划分 | 基础功能模块 | timer 定时器模块 | logger 日志服务模块

ღCauchyོꦿ࿐2023-11-26 9:34

文章目录

游戏模块

游戏从逻辑方面可以分为下面几个模块：

  • 注册和登录
  • 网络协议
  • 数据库
  • 玩法逻辑
  • 其他通用模块

除了逻辑划分，还有几个重要的工具类模块：

  • Excel 配置导表工具
  • GM 指令
  • 测试机器人
  • 服务器打包部署工具

本节先来实现几个通用的基础功能模块。

基础功能模块

定时器模块

在什么场景下，我们会要使用到定时器？

  • 每日任务的重置，比如游戏在每天的 0 点，需要定时进行刷新
  • 登录流程的超时机制，对于长时间未通过验证的连接，需要踢客户端下线，避免占用服务端资源
  • 活动结算，在定期活动结束后，需要给所有用户发放结算奖励

服务端和客户端都可以实现定时器逻辑，一般涉及到全服玩家的定时器，需要服务器来实现，针对个人玩家的定时器可以交给客户端来实现。

在 skynet 中，通过 skynet.timeout(time, func) 实现定时任务，skynet 基本的时间单位是 10ms，即会在 0.01s 后执行一次 func 函数。

参考：https://github.com/cloudwu/skynet/wiki/LuaAPI

skynet.timeout(ti, func) 让框架在 ti 个单位时间后，调用 func 这个函数。这不是一个阻塞 API ，当前 coroutine 会继续向下运行，而 func 将来会在新的 coroutine 中执行。

skynet 的定时器实现的非常高效，所以一般不用太担心性能问题。不过，如果你的服务想大量使用定时器的话，可以考虑一个更好的方法：即在一个service里，尽量只使用一个 skynet.timeout ，用它来触发自己的定时事件模块。这样可以减少大量从框架发送到服务的消息数量。毕竟一个服务在同一个单位时间能处理的外部消息数量是有限的。

由此，考虑自己实现一个用于定时触发事件的定时器模块，并且不需要这么高的精度，采用以秒为单位实现定时器。

定时器模块实现架构： skynet.timeout 实现循环定时器，每秒循环一次，查看并执行这一秒对应的回调函数。定时器 id 采用自增唯一映射每个定时回调函数。注册回调函数时，会计算将要执行的秒数，存入对应的回调函数表。

基础变量以及模块初始化

lua 复制代码 
local _M = {} 

local is_init = false   -- 标记模块是否初始化
local timer_inc_id = 1  -- 定时器的自增 ID
local cur_frame = 0     -- 当前帧，一帧对应一秒
local cur_timestamp = 0 -- 当前时间戳，运行到的秒数
local timer_size = 0    -- 定时器数量
local frame_size = 0    -- 帧数量

local timer2frame = {}  -- 定时器ID 映射 帧
local frame2cbs = {}    -- 帧 映射 多个回调任务
--[[
    frame: {
        timers: {
            timerid: { sec, cb, args, is_repeat },
            timerid: { sec, cb, args, is_repeat }
        }, 
        size: 1
    }
]]

if not is_init then 
    is_init = true -- 初始化定时器模块
    skynet.timeout(100, main_loop)
end 

return _M
  • is_init：用于标记模块是否初始化，即生成一次循环定时器，定时每秒执行 main_loop 函数
  • timer_inc_id：定时器的唯一标识 ID，每个定时器创建，都会自增
  • cur_frame：记录当前循环是对应哪一帧，随着循环自增
  • cur_timestamp：当前循环时间戳
  • timer_size、frame_size：维护的定时器数量和帧数量
  • timer2frame：定时器 ID 对应的帧
  • frame2cbs：帧对应的回调函数表

回调函数表的结构 frame2cbs：

lua 复制代码 
frame: {
    timers: {
        timerid: { sec, cb, args, is_repeat },
        timerid: { sec, cb, args, is_repeat }
    }, 
    size: 1
}

每帧对应回调函数表，有 timers 和 size 两个字段，size 维护当前回调函数个数，timers 则是实际的回调函数表，以定时器 ID 映射对应的回调函数。

每个回调函数都存储 sec、cb、args、is_repeat 四个字段，表示 sec 秒后执行 cb 函数，携带 args 参数， is_repeat 表示是否是一个循环任务。

下面看每帧执行的函数 main_loop：

lua 复制代码 
local function now() 
    return skynet.time() // 1 -- 截断小数：.0
end     
-- 逐帧执行
local function main_loop()
    skynet.timeout(100, main_loop)
    cur_timestamp = now()
    cur_frame = cur_frame + 1

    -- 当前没有定时器任务
    if timer_size <= 0 then return end 

    -- 当前帧对应的回调任务
    local cbs = frame2cbs[cur_frame]
    if not cbs then return end 

    -- 当前帧的回调任务数量为0
    if cbs.size <= 0 then 
        frame2cbs[cur_frame] = nil 
        frame_size = frame_size - 1 -- 该帧执行完毕
        return 
    end 

    -- task: {sec, cb, args, is_repeat}
    for timerid, task in pairs(cbs.timers) do 
        local f = task[2] 
        local args = task[3]
        local ok, err = xpcall(f, traceback, unpack(args, 1, args.n))
        if not ok then 
            logger.error("timer", "crontab is run in error:", err)
        end 
        del_timer(timerid) -- 执行成功与否都需要删掉当前这个定时器

        local is_repeat = task[4]
        if is_repeat then 
            local sec = task[1]
            init_timer(timerid, sec, f, args, is_repeat)
        end 
    end 

    -- 当前这一帧所有任务执行完，并且这一帧没有删(双重保障（del_timer）)，删掉当前帧
    if frame2cbs[cur_frame] then 
        frame2cbs[cur_frame] = nil 
        frame_size = frame_size - 1
    end 
end

这里在入口处，我们就立即需要执行 skynet.timeout(100, main_loop)，实现循环定时，并且没有多余其他操作，保证一下秒定时的准确。

skynet.time()：当前 UTC 时间（单位是秒, 精度是 ms）

主要逻辑：判断当前帧是否有任务，有则执行 frame2cbs[cur_frame].timers 回调函数表中的回调函数，执行完后进行删除和判断该回调是否是循环定时任务，是则重新创建该回调的新定时器。

再来看定时器的创建和删除逻辑

init_timer：

lua 复制代码 
local function init_timer(id, sec, f, args, is_repeat)
    -- 第一步：定时器 id 映射 帧
    local offset_frame = sec -- sec 帧后开始当前任务 
    -- 矫正帧数
    if now() > cur_timestamp then 
        offset_frame = offset_frame + 1
    end 
    -- 实际计算执行帧
    local fix_frame = cur_frame + offset_frame

    -- 第二步：该帧 映射 定时器任务
    local cbs = frame2cbs[fix_frame]
    if not cbs then 
        -- 创新当前帧的任务集
        cbs = { timers = {}, size = 1 }
        frame2cbs[fix_frame] = cbs 
        frame_size = frame_size + 1 
    else 
        cbs.size = cbs.size + 1
    end 

    cbs.timers[id] = {sec, f, args, is_repeat}
    timer2frame[id] = fix_frame

    timer_size = timer_size + 1

    if timer_size >= 500 then 
        logger.warn("timer", "timer is too many!")
    end 
end

创建定时器任务，对应需要修改 frame2cbs 和 timer2frame 表。回调函数加入当前帧的回调表中，回调的定时器ID映射当前帧，一并维护一下定时器和帧的数量统计。

在函数的开始，我们进行了对帧的校正。保证回调任务在未来帧中执行，而不会在当前帧中继续添加任务。

del_timer：

lua 复制代码 
-- 删除定时器
local function del_timer(id) 
    -- 获取定时器id 映射 帧
    local frame = timer2frame[id]
    if not frame then return end 

    -- 获取该帧对应的任务
    local cbs = frame2cbs[frame]
    if not cbs or not cbs.timers then return end 

    -- 如果这个帧中的定时器任务存在
    if cbs.timers[id] then 
        cbs.timers[id] = nil -- 删除该定时器任务
        cbs.size = cbs.size - 1 -- 当前帧的任务数 -1
    end 

    -- 当前删掉了这一帧的最后一个定时器任务
    if cbs.size == 0 then 
        frame2cbs[frame] = nil -- 置空
        frame_size = frame_size - 1 -- 帧数 -1 
    end 

    -- 当前定时器id对应的帧置空，且定时器数量 -1
    timer2frame[id] = nil 
    timer_size = timer_size - 1
end

删除定时器逻辑很好理解，传入定时器 ID，找到 ID 对应的帧，看该帧中是否存在这个任务，存在就删除并维护帧数和定时器数量。

接口实现：

lua 复制代码 
-- 新增定时器 timer，sec 秒后执行函数 f
-- 返回定时器 ID
function _M.timeout(sec, f, ...)
    assert(sec > 0)
    timer_inc_id = timer_inc_id + 1
    init_timer(timer_inc_id, sec, f, pack(...), false)
    return timer_inc_id
end 

function _M.timeout_repeat(sec, f, ...) 
    assert(sec > 0)
    timer_inc_id = timer_inc_id + 1
    init_timer(timer_inc_id, sec, f, pack(...), true)
    return timer_inc_id
end 

-- 取消定时器任务
function _M.cancel(id)
    del_timer(id)
end 

-- 检查定时器是否存在
function _M.exist(id)
    if timer2frame[id] then return true end 
    return false 
end 

-- 获取定时器还有多久执行
function _M.get_remain(id)
    local frame = timer2frame[id] 
    if frame then 
        return frame - cur_frame
    end 
    return -1
end

完整代码：timer.lua

日志模块

日志系统一般分为 4 个等级：

  • DEBUG：调试用的日志，线上运行时屏蔽不输出
  • INFO：普通日志，线上运行时输出，流程的关键步骤都需要有 INFO 日志
  • WARN：数据异常，但不影响正常流程的时候输出
  • ERROR：数据异常，且需要人工处理的时候输出

日志服务模块配置如下：

lua 复制代码 
-- log conf
logger = "log"
logservice = "snlua"
logpath = "log"
logtag = "game"
-- debug | info | warn | error 
log_level = "debug"

参考官方 wiki

logger 它决定了 skynet 内建的 skynet_error 这个 C API 将信息输出到什么文件中。如果 logger 配置为 nil ，将输出到标准输出。你可以配置一个文件名来将信息记录在特定文件中。

logservice 默认为 "logger" ，你可以配置为你定制的 log 服务（比如加上时间戳等更多信息）。可以参考 service_logger.c 来实现它。注：如果你希望用 lua 来编写这个服务，可以在这里填写 snlua ，然后在 logger 配置具体的 lua 服务的名字。在 examples 目录下，有 config.userlog 这个范例可供参考。

配置中，指定 logger 是 log.lua 这个日志服务，logservice 是 snlua 表示这个日志服务是 lua 服务。其余的三个参数作为键值对存储在配置中，用于实现服务模块时取出使用。logpath 指定为日志存放的目录路径，logtag 指定为日志进程标识，log_level 可选四种日志级别。

这里先来看日志模块：lualib/logger.lua

lua 复制代码 
local skynet = require "skynet"

local loglevel = {
	debug = 0,
	info = 1,
	warn = 2,
	error = 3,
}

local logger = {
	_level = nil,
	_fmt = "[%s] [%s] %s", -- [info] [label] msg
	_fmt2 = "[%s] [%s %s] %s", --[info] [label labeldata] msg
}

local function init_log_level()
	if not logger._level then
		local level = skynet.getenv "log_level"
		
		local default_level = loglevel.debug
		local val

		if not level or not loglevel[level] then
			val = default_level
		else
			val = loglevel[level]
		end

		logger._level = val
	end
end

function logger.set_log_level(level)
	local val = loglevel.debug

	if level and loglevel[level] then
		val = loglevel[level]
	end

	logger._level = val
end

local function formatmsg(loglevel, label, labeldata, args)
	local args_len = #args

	if args_len > 0 then
		for k, v in pairs(args) do
			v = tostring(v)
			args[k] = v
		end

		args = table.concat(args, " ")
	else
		args = ""
	end

	local msg
	local fmt = logger._fmt
	if labeldata ~= nil then
		fmt = logger._fmt2
		msg = string.format(fmt, loglevel, label, labeldata, args)
	else
		msg = string.format(fmt, loglevel, label, args)
	end

	return msg
end

--[[
logger.debug("map", "user", 1024, "entered this map")
logger.debug2("map", 1, "user", 2048, "leaved this map")
]]
function logger.debug(label, ...)
	if logger._level <= loglevel.debug then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("debug", label, nil, args)

		skynet.error(msg)
	end
end
function logger.debug2(label, labeldata, ...)
	if logger._level <= loglevel.debug then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("debug", label, labeldata, args)

		skynet.error(msg)
	end
end

function logger.info(label, ...)
	if logger._level <= loglevel.info then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("info", label, nil, args)

		skynet.error(msg)
	end
end
function logger.info2(label, labeldata, ...)
	if logger._level <= loglevel.info then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("info", label, labeldata, args)

		skynet.error(msg)
	end
end

function logger.warn(label, ...)
	if logger._level <= loglevel.warn then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("warn", label, nil, args)

		skynet.error(msg)
	end
end
function logger.warn2(label, labeldata, ...)
	if logger._level <= loglevel.warn then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("warn", label, labeldata, args)

		skynet.error(msg)
	end
end

function logger.error(label, ...)
	if logger._level <= loglevel.error then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("error", label, nil, args, debug.traceback())

		skynet.error(msg)
	end
end
function logger.error2(label, labeldata, ...)
	if logger._level <= loglevel.error then
		local args = {...}
		local msg = formatmsg("error", label, labeldata, args, debug.traceback())

		skynet.error(msg)
	end
end

skynet.init(init_log_level)

return logger

这个日志模块主要暴露的四个接口分别对应四个日志等级，并且只有当前日志等级 log_level 低于当前 API 对应的等级才可以输出。如果程序测试阶段，那么指定 debug 级，就会获得所有日志。如果程序上线指定 error 级，那么只会关注到最高级别的错误日志。

error 等级日志额外输出了调用堆栈，方便查看错误问题所在的位置。

skynet.init：若服务尚未初始化完成，则注册一个函数等服务初始化阶段再执行；若服务已经初始化完成，则立刻运行该函数。

下面再来看一下日志服务代码：service/log.lua

lua 复制代码 
local skynet = require "skynet"
require "skynet.manager"
local time = require "utils.time"

-- 日志目录
local logpath = skynet.getenv("logpath") or "log"
-- 日志文件名
local logtag  = skynet.getenv("logtag") or "game"
local logfilename = string.format("%s/%s.log", logpath, logtag)
local logfile = io.open(logfilename, "a+")

-- 写文件
local function write_log(file, str) 
    file:write(str, "\n")
    file:flush()

    print(str)
end 

-- 切割日志文件，重新打开日志
local function reopen_log() 
    -- 下一天零点再次执行
    local future = time.get_next_zero() - time.get_current_sec()
    skynet.timeout(future * 100, reopen_log)

    if logfile then logfile:close() end 

    local date_name = os.date("%Y%m%d%H%M%S", time.get_current_sec())
    local newname = string.format("%s/%s-%s.log", logpath, logtag, date_name)
    os.rename(logfilename, newname) -- logfilename文件内容剪切到newname文件
    logfile = io.open(logfilename, "a+") -- 重新持有logfilename文件
end 

-- 注册日志服务处理函数
skynet.register_protocol {
    name = "text", 
    id = skynet.PTYPE_TEXT, 
    unpack = skynet.tostring, 
    dispatch = function(_, source, str)
        local now = time.get_current_time()
        str = string.format("[%08x][%s] %s", source, now, str)
        write_log(logfile, str)
    end 
}

-- 捕捉sighup信号（kill -l） 执行安全关服逻辑
skynet.register_protocol {
    name = "SYSTEM", 
    id = skynet.PTYPE_SYSTEM, 
    unpack = function(...) return ... end,
    dispatch = function()
        -- 执行必要服务的安全退出操作

        skynet.sleep(100)
        skynet.abort()
    end 
}

local CMD = {} 

skynet.start(function()
    skynet.register(".log")
    skynet.dispatch("lua", function(_, _, cmd, ...)
        local f = CMD[cmd]
        if f then 
            skynet.ret(skynet.pack(f(...)))
        else 
            skynet.error(string.format("invalid command: [%s]", cmd))
        end
    end)

    local ok, msg = pcall(reopen_log)
    if not ok then 
        print(msg)
    end 
end)

日志服务已经在配置中指定，logger = "log"、logservice = "snlua"，不需要自行启动这个日志服务。且项目中所有 skynet.error API 输出的内容都被定向到了日志文件中，而不是输出在控制台。便于调试，write_log 写日志函数，最后调用了 print 打印日志到了终端。

通过注册 skynet.PTYPE_TEXT 文本类型消息，那么项目中的 skynet.error 输出的日志都会经过本日志服务进行分发处理，由此在分发函数 dispatch = function(_, source, str) end 中处理日志消息，对所有的日志消息进行格式化的美观输出。

日志服务工作原理可以参考文章：https://www.jianshu.com/p/351ac2cfd98c/ ，本系列 skynet 偏原理性的东西不做深入讲解。

日志服务如果不做切割，全部放在一个文件中会导致日志文件日益增大，这里实现 reopen_log 函数，通过 skynet.timeout 定时每天零点对日志进行切割，包括在服务重启时，也会对上次的日志文件 game.log 进行分割处理。

日志服务还注册了一种消息类型，skynet.PTYPE_SYSTEM，用来接收 kill -1 命令的信号，触发保存数据的逻辑，待后续实现了缓存模块在完善。

通用模块

同样在本章节，继续实现几个通用模块，细心的小伙伴应该注意到了，在实现日志模块、日志服务时，都有导入 utils.time 这个处理时间的一个模块。

下图是目前的模块 lualib 文件夹的结构：

  • time.lua：
lua 复制代码 
local skynet = require "skynet"

local _M = {}

-- 一秒只转一次时间戳
local last_sec 
local current_str  

-- 获取当前时间戳
function _M.get_current_sec()
    return math.floor(skynet.time())
end

-- 获取下一天零点的时间戳
function _M.get_next_zero(cur_time, zero_point)
    zero_point = zero_point or 0 
    cur_time = cur_time or _M.get_current_sec() 
    local t = os.date("*t", cur_time) 
    if t.hour >= zero_point then 
        t = os.date("*t", cur_time + 24 * 3600) 
    end 
    local zero_date = {
        year = t.year, 
        month = t.month, 
        day = t.day, 
        hour = zero_point,
        min = 0, 
        sec = 0,
    }
    return os.time(zero_date)
end 

-- 获取当前可视化时间
function _M.get_current_time() 
    local cur = _M.get_current_sec()
    if last_sec ~= cur then 
        current_str = os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S", cur)
        last_sec = cur 
    end
    return current_str
end

return _M

目前实现了三个接口：

  • get_current_sec：获取当前时间戳
  • get_current_time：获取当前可视化时间
  • get_next_zero：获取下一天零点时间戳，可以自定义项目的刷新时间 zero_point

其中有一个小优化是 last_sec，current_str 设置上一秒时间戳，与当前可视化时间变量，保证一秒只会转换一次。

os.time、os.date 的使用参考 lua 手册

  • table.lua
lua 复制代码 
local string = require "string"

local _M = {}

function _M.dump(t) 
    local print_r_cache = {}
    local function sub_print_table(t, indent)
        if (print_r_cache[tostring(t)]) then
            print(indent .. "*" .. tostring(t))
        else
            print_r_cache[tostring(t)] = true
            if (type(t) == "table") then
                for pos, val in pairs(t) do
                    if (type(val) == "table") then
                        print(indent .. "[" .. pos .. "] => " .. tostring(t) .. " {")
                        sub_print_table(val, indent .. string.rep(" ", string.len(pos) + 8))
                        print(indent .. string.rep(" ", string.len(pos) + 6) .. "}")
                    elseif (type(val) == "string") then
                        print(indent .. "[" .. pos .. '] => "' .. val .. '"')
                    else
                        print(indent .. "[" .. pos .. "] => " .. tostring(val))
                    end
                end
            else
                print(indent .. tostring(t))
            end
        end
    end
    if (type(t) == "table") then
        print(tostring(t) .. " {")
        sub_print_table(t, "  ")
        print("}")
    else
        sub_print_table(t, "  ")
    end
    print()
end

return _M
  • string.lua
lua 复制代码 
local string = require "string"

local _M = {}

function _M.split(str, sep) 
    local arr = {}
	local i = 1
	for s in string.gmatch(str, "([^" .. sep .. "]+)") do
		arr[i] = s
		i = i + 1
	end
	return arr
end

return _M

目前 table 模块仅实现了 dump 接口，对表的美化输出， string 模块仅实现了对字符串的分割转表，有需求在自定义添加更多的功能。

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