剝離設計和玩法，讓我們從技術的角度解析這個問題。
多人游戲的規(guī)模，一直是個讓人捉摸不透的問題。從 MUD 發(fā)展而來的 MMORPG，同時在線人數(shù)超過五位數(shù)的并不少見，但到了《方舟：生存進化》《ATLAS》和"吃雞類"的作品中，服務器、或者說一個房間容納的人數(shù)一般在 70 到 200 之間徘徊。
估計有不少玩家曾經(jīng)幻想過，將《荒野大鏢客：救贖2》這樣細致入微的單人體驗塑造成大型 MMO，上萬名牛仔在西部世界里快意恩仇、何其壯觀。但即使是技術力如此之強的 Rockstar，也只敢采取"32 人戰(zhàn)局"的設計方式，并在刪減了一些內(nèi)容的情況下推出《荒野大鏢客 Online》。
有時候，擴充多人游戲規(guī)模的瓶頸，還不單單只是愿不愿意花錢買服務器的問題。拋開設計、玩法上的考慮，許多開發(fā)團隊面臨著"想做大卻沒法做大"的技術窘境。《絕地求生》跟《堡壘之夜》將人數(shù)設置在 100，也未必全是討個好彩頭。你要說藍洞和 Epic 想要致敬高見廣春的小說《大逃殺》，那應該也是構思 42 人相互廝殺的世界。
巧的是，今年我在 CJ 逛展時結識了田桑。他過去曾在 EA 負責線上游戲的功能設計，后來又任職英礴(Improbable)的游戲解決方案工程師，跟進過 5 個 MMO 項目，十分了解多人在線游戲的構造。我們從"吃雞"的人數(shù)聊到《荒野大鏢客：救贖2》的多人模式，于是就有了這篇科普。
為什么 MMORPG 能支持上萬人
線上多人游戲的規(guī)模能到今天這個程度，肯定不是一蹴而就的。1996 年的 MUD《俠客行》最早是在大學里設置的服務器，當玩家規(guī)模增長到 1000 人同時在線時，其負載瞬間就被推到了極限。
同時期圖形化的網(wǎng)游顯得更加"寒磣"，由于網(wǎng)絡游戲的用戶存在多個狀態(tài)，如果說文字 MUD 僅僅是用一句話來描述，那圖形化的狀態(tài)可能要涉及到位置、動作、頻率等諸多因素，每秒鐘得同步非常多次，導致數(shù)據(jù)的容量特別大。因此號稱領先于時代的《子午線59》，一個服務器能夠容納的人數(shù)也只不過 250 人。
當然，那個年代《子午線59》的同屏人數(shù)已經(jīng)足夠震撼了
《網(wǎng)絡創(chuàng)世紀》的制作團隊當時沒少為用戶規(guī)模這事操心，在 Alpha 測試的時候他們就覺得 250 人離"大型多人互動"的概念還有些距離，于是 Beta測試前是又是買硬件又是研究新技術。到了 1997 年，這群人在 BUG 一堆的情況下硬是把能夠同時容納的并發(fā)人數(shù)懟到 3000，導致后來不少漏洞被玩家利用。
在田?？磥?，因為 90 年代是個快速發(fā)展的時代，他理解的早期用戶規(guī)模擴容偏向堆帶寬和硬件。只不過現(xiàn)在成本的越來越高，采取這種方法的代價太大，一個側面現(xiàn)象就是 CPU 的主頻很多年來沒有太大提升。而從技術的角度來說，傳統(tǒng) MMORPG 使用的架構是 C/S(服務器-客戶機)，作為一個被應用了 10 多年的架構，廣泛存在于《Runescape》《魔獸世界》等作品的設計中，它可以說是網(wǎng)絡游戲支持上萬人同時在線的基礎。
從名字就能看出來，C/S 最早是兩層結構，客戶機也就是玩家電腦(主機)負責渲染，服務器處理游戲邏輯。后來又加了一層"數(shù)據(jù)庫"，搭載了用于保存游戲結果的存儲器，估計也不用做太多科普。
一個典型的 C/S 架構交互
為了保證用戶的規(guī)模足夠大，傳統(tǒng) MMORPG 在"保真度"上做了很多犧牲。所謂的保真度可以簡單理解成游戲的細致程度，包括物理模擬，比如撞墻之后產(chǎn)生反作用力，或是像《半條命2》那樣實打實的把罐子握在手里撿起來;也包括延遲和同步，比如動作游戲和 FPS 游戲對服務器幀率都有非常高的要求。
根據(jù)田桑的解釋，傳統(tǒng) C/S 的客戶端不做模擬，或者是比較輕量的模擬，它們把這些狀態(tài)以比較低的頻率發(fā)到服務器，對服務器的負載要求較低，因此就可以允許更多的玩家同時在線。
《黑色沙漠》在 MMORPG 里的保真度算是不錯，但相比單人游戲還是差了一截
保真度的差異，我們甚至能從單機游戲和 MMO 的渲染邏輯中看出來。單機游戲的圖像會盡可能從 GPU 中加載，理想狀態(tài)下最好能做到不訪問硬盤和主存。《超級馬力歐兄弟》每個關卡中的方塊、每個怪物出現(xiàn)的位置都是固定的，角色、敵人和場景在游戲啟動時就渲染讀取完畢，進而放到 GPU 內(nèi)存中。
而 MMO 中更多引入了"其它玩家"的變量，加上其技能、特效、位置的無數(shù)種組合，基本無法提前確定要渲染的東西，因此只能動態(tài)的從主存和硬盤讀取紋理等數(shù)據(jù)?？蛻舳伺c服務器的交互最先只確定玩家位置，本地先進行輪廓渲染，再在保持幀率的前提下一點點把畫面讀出來，體驗肯定要差一些。
突然冒出來這么多人，在線多人游戲的圖像具有不可預測性
事實上，在犧牲了保真度的前提下，要保證用戶的規(guī)模夠大，盡可能降低服務器負載，C/S 架構仍然需要寫一個極其復雜的后端。從《魔獸世界》的處理方式不難看出，那個年代暴雪工程師的天賦何其之高。
最常見的就是"空間分割法"，即把游戲中的地理(地圖)進行分割，逐一分配給不同的服務器進程或者設備。
空間分割法
一個變種是"空間復制法"，即把世界復制很多份，每份單獨塞到一個服務器;而為了解決玩家因刷寶、挑戰(zhàn)高難度怪物而大量聚集起來的問題，他們又研究出"實例法"，單以副本的方式為每波玩家提供極其有限的地區(qū)。
空間復制法
因此在田桑的眼中，基于 C/S 的 MMORPG 有著相當高的技術門檻：
"市場喜好拋開不說。MMORPG 的技術門檻就要比 DS 高。UE 的 DS 我個人覺得就是一個非常棒的產(chǎn)品，像做《方舟：生存進化》的，還有其它很多工作室，他們沒有多少后端積累，就可以把游戲做到那個量級。"
而這里提到的 DS(Dedicated Server，專用服務器)，不僅是當下很多主流在線多人游戲都會使用的技術，也恰好能夠解答"為什么「吃雞」的玩家得是 100 人"的問題(當然DS和C/S不是同一類概念)。
為什么一局吃雞的玩家得是 100 人
首先得聲明 100 人只是個數(shù)量級，并非錙銖必究的數(shù)字。
簡單來說，DS 可以比喻成"房間制"。好比《絕地求生》《堡壘之夜》《戰(zhàn)地5》和《我的世界》，一個服務器(獨立主機)對應一個房間，然后這個房間大致能夠容納兩位數(shù)到三位數(shù)的玩家。
目前市面上主流的游戲引擎，如虛幻和 Unity 為線上多人游戲提供的解決方案都是 DS。這是一種能最大限度提高網(wǎng)游保真度的架構，它最早的目的就是為了解決 FPS 的同步問題，追求高精度、低延遲，涵蓋客戶端預測、服務器校驗，延遲補償?shù)榷喾N技術。
《GTA5》的戰(zhàn)局也是一個 DS
田桑拿虛幻引擎舉了個例子："DS 結構下，引擎是帶到服務器上運行的，客戶端渲染相關的部分被剝離出來了，運行的是物理、AI 等純邏輯。由于服務器能運行物理計算，所以聯(lián)網(wǎng)游戲可以做到物理的同步，就可以實現(xiàn)很真實的游戲體驗。"
在虛幻引擎的 DS 下，服務器便承擔了計算碰撞同步的任務，例如判定武器有沒有命中，環(huán)境爆炸產(chǎn)生的碎片軌跡這些東西。而且角色的 AI 行為樹同步也依賴 DS，所以服務器會高頻率地處理狀態(tài)，負載非常大。這導致 DS 架構雖然有著支持高保真度游戲的優(yōu)點，同樣也具備高消耗、低承載的缺點。
一個典型例子是《光環(huán)5》的戰(zhàn)區(qū)模式。這個用到 DS 架構的模式，支持的最大玩家數(shù)是 24 人，而且對于 AI、載體和目標的數(shù)量都有相應限制，原因正是要確保不會超過服務器的承載量。為此開發(fā)團隊簡化了 AI 邏輯，因此在戰(zhàn)區(qū)模式下 NPC 會顯得比戰(zhàn)役中的要"蠢"。
如果延續(xù) C/S 架構下的擴容思路，玩家們可能會感到困惑 —— 一臺服務器負載太高，你加幾臺服務器不就完事了么?
然而，DS 架構在這一點上還受限于游戲引擎：
"虛幻引擎的主要邏輯是單線程運行，如果把服務器的主頻性能，比如從 16 核變成 32 核，能夠負載的人數(shù)其實是不能增加的。而且就算從一臺機器增加到兩臺機器，可容納的玩家數(shù)量也不會變化，因為有一個技術架構的限制……至于增加核心數(shù)有沒有用，這個還要看引擎本身是否支持多線程擴展。"
Epic 有一段時間為了《堡壘之夜》能支持 100 人共斗絞盡腦汁，對虛幻引擎做了不少優(yōu)化。比如在跳傘降落的過程中，主動降低遠程調(diào)用所需要的帶寬;又比如限制客戶端向服務器發(fā)送移動更新的頻率，避免因為客戶端幀率過高，最終導致服務器過度負載。
Epic 曾提到過一個觀點，既然一家公司都要做大型 MMO 了，那肯定有自己獨特的要求和后端解決方案，依樣畫葫蘆地照搬他們的 DS 不太適合，虛幻本身去研究擴容的事情可能會比較雞肋，鼓勵開發(fā)者基于這項技術自己想辦法。
而主要邏輯是單線程運行的 Unity，其實或多或少也和虛幻引擎一樣需要面臨同樣的問題。
做個幾萬人的《荒野大鏢客》有沒有可能
從上面兩個部分的論述來看，不難發(fā)現(xiàn)如今線上多人游戲面臨一個兩難的局面。要么就沿用傳統(tǒng) C/S，自己寫后端，以降低保真度為代價追求規(guī)模;要么就拿 DS 架構辦事，縮小規(guī)模，提高保真度。
但有沒有辦法將它們?nèi)诤掀饋砟?其實很多開發(fā)團隊都在思考這個問題。
市面上有著這樣特性的產(chǎn)品不多，"褒貶不一"的海盜冒險多人游戲《ATLAS》勉強算一個。拋開產(chǎn)品品質(zhì)的問題，《ATLAS》用的就是 DS 架構，而且"理論上"支持 40000 名玩家同時游玩。
《ATLAS》
他們的做法，是在 DS 外自己寫了世界服務器和數(shù)據(jù)服務器的后端。先把多個 DS 實例給拼起來，再由世界服務器統(tǒng)一負責管理 —— 比如只要玩家過地圖，就把玩家的數(shù)據(jù)搬到另一臺服務器。其實可以類比成《魔獸世界》的"空間分割法"，當然明顯能夠看出技術不怎么成熟，Steam 上負面評價最多的地方就是"卡"和"連不上"。
英礴本來也打算打造一個龐大的、高保真度的游戲世界，結果發(fā)現(xiàn)技術方面都是坑。于是干脆先把 DS 的問題捋清，降低日后游戲制作的門檻和風險，因此催生出了一個解決方案(工具)：SpatialOS。
SpatialOS 是一個基于底層公有云資源的游戲開發(fā)環(huán)境。它一方面會給你提供云端的服務器托管，一方面給予技術支持，類似于一個多功能插件。這個工具可以很簡單的接入虛幻和 Unity 引擎，甚至任何其他第三方引擎，它主要提供在 DS 架構下擴充多人游戲規(guī)模的手段。
其中一個擴容思路和《ATLAS》有點像，如果一個 DS 不夠用，就把多個 DS 拼接起來統(tǒng)一管控。因為 SpatialOS 虛幻開發(fā)套件的方向就是走多進程，這樣更容易利用多核甚至多機器的計算資源，可以突破傳統(tǒng) DS 的限制 —— 簡而言之就是給游戲加服務器有用了。
上面這段話有點繞，直接看"把 DS 拼起來"的示例圖更加直觀。下圖中 9 個方塊代表 9 個 DS，每個游戲服務器的管轄區(qū)域分別由不同顏色代表，玩家不僅可以無縫跨越服務器邊界，也能和不同區(qū)域的其它玩家互動。
據(jù)田桑解釋，這背后的秘密是 9 個 DS 之上有一個"網(wǎng)絡層"，它才真正負責所有游戲狀態(tài)的管理。一個 DS 是一個區(qū)，通過這個管理層將所有區(qū)彌合起來。客戶端連到這個管理層，而不是所有的 DS 之上。
利用多個游戲服務器來模擬游戲世界的不同區(qū)域
說到分層這個概念，SpatialOS 中還有項名為"AI 負載拆分"的功能，正好能解決前文《光環(huán)5》戰(zhàn)區(qū)模式的問題。理論是，如果把 AI 的負載扔到另一個服務器，那不就為玩家擴容騰出空間了嗎，而且還不必讓 NPC 變"蠢"，可謂一舉兩得。
這種方法可以采取的應用很廣，對延遲要求不高，和核心系統(tǒng)(如物理)耦合度不高的東西都可以拆分出來，比如天氣系統(tǒng)。分出來的層，則基于云放到另一臺虛擬機上。
英礴本身做了一些實驗，使用原生虛幻引擎的情況下，在已有 100 名玩家的基礎上最多可以運行 229 個 AI;而將 AI 負載扔到另一個服務器后，維持相同服務器幀率的前提下 AI 數(shù)量可以達到 479 個，相當于擴容了一倍。
目前正在測試的冒險生存游戲《拾荒者》(Scavengers)，剛好就采用了 AI 負載拆分的技術。開發(fā)商 Midwinter Entertainment 表示玩家會在游戲中遭遇極端天氣、怪物肆虐，外來入侵者以及敵對玩家團隊等各方面的威脅。而 AI 負載拆分使得他們在 3x3 公里的地圖內(nèi)，一方面保證了這些高保真度的體驗，一方面又實現(xiàn)了"60 名玩家+300 個 AI"的規(guī)模。
當然，盡管分層看起來很牛逼，但銀彈卻是不存在的，田桑舉了個例子：
"假設 A1 區(qū)域有 10000 人，負載不下了。那要么把 A1 切成 A1 和 A2，分別放 5000 人，也可能是在 A1 上面再加一層，這都是開發(fā)者自己去控制的。但是這個事情會帶來成本，因為兩個區(qū)間之間有大量通信，要靠服務器硬件來堆。
比如一個服務器要從 1000 人擴容到 3000 人，那就分三層……如果每層額外帶來的性能損耗是 50%，每一層實際只能跑 500 人，三層只有 1500 人。那你又得多分幾層，這時候的損耗可能又不止 50% 了。"
所以，要想在 DS 架構下把玩家的規(guī)模擴大，得綜合多種方法。SpatialOS 實際上還有一套名為 QBI 的系統(tǒng)，可以自定義降低同步頻率，解決一些網(wǎng)絡負載的問題。比如其中一個表現(xiàn)就是令距離玩家較近的活動物體看起來更順暢，越遠"越卡"，主要是看開發(fā)者如何發(fā)揮想象。
正如之前提到的技術限制，MMORPG 人數(shù)規(guī)模很大，可以達到幾千上萬人，但基本集中在社交、打怪，或者是副本的交互方式，很少見到有真實的物理模擬。另外一個方向是像《堡壘之夜》《方舟：生存進化》這樣的游戲，它們有些地方做得很細致，但人數(shù)又容易碰到瓶頸，通常就是房間制的。
由此引申到能不能做"容納幾萬人的《荒野大鏢客：救贖2》"的問題，田桑認為理論上是可行的，只是還沒有開發(fā)者觸及到這根線。而且即使解決了技術問題后，話題就又回到了無法回避的開發(fā)風險和成本。
不過，未來這兩種需求應該會交匯到一起，使得線上多人游戲在現(xiàn)今的標準上再進一步：一方面能支持更多玩家，一方面又能保證更真實的模擬。至少有人目前正在朝著這個方向努力，或許再過不久，有著高保真度的大型多人在線游戲就不再僅僅停留在幻想中。
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