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如何使用 Redis 构建允许构建实时多人游戏的应用程序

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Redis

Redis 成长团队

在线游戏正在迅速成为最受欢迎的娱乐形式之一。技术繁荣以及我们对互联网的使用量增加，使游戏更容易获得，使来自世界各地的人们能够互相竞争。 

由于玩家的地理分布范围，游戏必须使用低延迟数据库，以允许用户实时相互交互。命令和游戏响应之间存在延迟的任何情况都会造成摩擦并阻碍参与。 

高级程序员 Tinco Andringa 接受了这一挑战，并创建了自己的游戏平台 Topscorio。通过使用 Redis，数据以极高的一致性实时发送、处理和检索，创建了一个对玩家命令反应极快的游戏平台。 

让我们看看 Tinco 是如何将这个应用程序组合在一起的。但在此之前，我们要指出，我们有一系列激动人心的应用程序供您在 Redis Launchpad 上查看。所以请务必在这篇文章之后查看它们！

https://www.youtube.com/embed/NHEjqVq23z4

如何构建允许您构建实时多人游戏的应用程序

  1. 您将构建什么？
  2. 您需要什么？
  3. 架构
  4. 入门
  5. 工作原理
  6. 数据存储方式
  7. 数据访问方式
  8. 结论

1. 您将构建什么？

您将构建一个应用程序，允许开发人员创建自己的在线多人游戏。Topscorio 通过跟踪高分来优化游戏体验，而无需担心玩家作弊和管理大型网络基础设施。 

下面我们将向您展示如何从头开始构建此应用程序，重点介绍您将需要的组件及其功能。 

2. 您需要什么？

  • JavaScript: 作为首选编程语言使用。
  • TypeScript: 用作在 Javascript 上构建的类型化编程语言。
  • Redis: 用作开源内存数据结构存储、数据库、缓存和消息代理。 
  • RedisJSON: 允许从 Redis 键存储、更新和获取 JSON 值
  • WebSocket.IO: 用作抽象 WebSocket 连接的库。

3. 架构

  • 前端通过 WebSocket 连接到后端。 
  • 前端向后端发送请求，请求频道订阅并执行命令。 
  • 然后后端将频道广播到所有连接的客户端，并发送包含更新的消息作为对客户端命令的响应。 
  • 用户信息和用户会话存储在 Redis 数据库中，并设置了过期时间。
  • 游戏日志是玩家一起使用游戏的实例。这里保存了所有游戏动作和状态。建议在此处启用持久性。

4. 入门

先决条件

步骤 1：克隆存储库

git clone https://github.com/redis-developer/topscorio

步骤 2. 设置 Redis Enterprise Cloud 

创建您的免费 Redis Enterprise Cloud 帐户。点击“开始”后，您将收到一封包含激活帐户链接的电子邮件，完成注册流程。

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步骤 3. 创建您的订阅

接下来，您需要创建一个 Redis Enterprise Cloud 订阅。在 Redis Enterprise Cloud 菜单中，点击“创建您的订阅”。

按照 https://docs.redis.com/latest/rc/rc-quickstart/ 的说明创建启用了 RedisJSON 模块的 Redis Enterprise Cloud。

步骤 4. 输入数据库详细信息

点击“创建数据库”。输入数据库名称并选择 RedisJSON 模块。

My Image

步骤 5. 设置环境变量

创建一个空的 .env 文件并添加以下参数

NODE_ENV=development
SERVER_PORT=5020
SESSION_REDIS=redis://default:<pass>@<url>
USERS_REDIS=redis://default:<pass>@<url>
GAMES_REDIS=redis://default:<pass>@<url>
GAME_LOGS_REDIS=redis://default:<pass>@<url>
SENDGRID_API_KEY=<SENDGRID_API_KEY>

根据需要填写数据库地址、密码和 Sendgrid API 密钥。

然后在一个终端中运行

npm install
npm run backend

topscorio-auth@1.0.0 backend /root/topscorio> npm run build && node .

然后，在另一个终端中，运行以下命令

npm run frontend
npm run frontend

> topscorio-auth@1.0.0 frontend /root/topscorio
> webpack serve


> topscorio-auth@1.0.0 build /root/topscorio
> tsc && webpack build

ℹ ｢wds｣: Project is running at https://#:5010/
ℹ ｢wds｣: webpack output is served from /
ℹ 「wds」: Content not from webpack is served from /root/topscorio/dist/frontend

然后，在浏览器中导航到 https://#:5010。

点击“立即开始”并输入电子邮件地址

该应用程序实现了一个示例象棋游戏，打开多个浏览器会话以测试它。

Screenshot showing online multiplayer chess

5. 数据存储方式

用户和会话

用户和会话存储在 backend/authentication_store.ts 中管理。这为每个会话生成一个唯一的会话令牌。以下是一个示例

SETEX session-123abc 259200 {"some": "json"}.

通过从 localStorage 获取设置，然后从 Redis 检索会话来恢复会话。以下是一个示例

GET session-123abc

新的身份验证令牌以相同的方式存储，但过期时间更短。 

使用以下命令存储用户

JSON.SET

注意：电子邮件地址用作键。 

使用以下命令检索用户

JSON.GET

注意：这用作检索整个对象的路径。 

6. 工作原理

  • 前端通过 WebSocket 连接到后端。 
  • 前端向后端发送请求，请求频道订阅并执行命令。 
  • 然后后端将频道广播到所有连接的客户端，并发送包含更新的消息作为对客户端命令的响应。 
  • 用户会话存储在 SESSION_REDIS 数据库中，并设置了过期时间。
  • 用户信息存储在 USERS_REDIS 中。建议为此数据库启用持久性。
  • 游戏保存在 GAMES_REDIS 中；这也应该持久化。游戏日志是玩家一起使用游戏的实例。这里保存了所有游戏动作和状态。建议在此处启用持久性。

游戏和游戏日志存储在 backend/games_store.ts 中管理。所有游戏的缓存存储在 Redis 数据库中，键为：all-games。服务器启动时，它将首先使用以下命令检索它

JSON.GET all-games

如果为空，则将使用以下命令填充它

JSON.SET all-games . {"newest": []}

服务器启动时，它将订阅游戏数据库上的最新频道，以及游戏日志数据库上的打开频道。它使用以下 SUBSCRIBE 命令执行此操作： 

SUBSCRIBE newest

每当客户端对频道感兴趣时，服务器都会启动订阅。例如，当用户加入 id 为 abc123 的游戏时，服务器将使用以下命令订阅该游戏

SUBSCRIBE abc123

目前，服务器没有执行 UNSUBSCRIBE。当用户创建游戏时，服务器会在最新频道上发布一条消息，如下所示

PUBLISH newest { "gameInfo": ... } 

此外，服务器执行以下命令将用户的游戏添加到所有游戏的最新数组中

JSON.ARRAPPEND all-games .newest {"gameInfo" : ... }

为了确保它不会溢出，服务器将执行以下命令缩短其备份

JSON.arrtrim all-games .newest <begin> <end>

 创建后，使用以下命令检索游戏

JSON.GET game-<gameid>

 

7. 应用程序的工作原理

登录/注册

登录和注册共享相同的流程。首先，您需要点击主页上的“立即开始”按钮。接下来，您需要提供您的电子邮件地址以获取确认电子邮件。在收件箱中打开此电子邮件，复制注册链接，然后将其粘贴到您的浏览器中。 

然后您将被带到一个新页面。点击“立即开始”按钮开始。 

创建新游戏

登录后，您将立即进入“创建新游戏”页面。在顶部，在给定的字段中输入您的游戏名称。然后您需要将您的游戏逻辑粘贴到下面的大空白框中。 

完成这些操作后，按下“创建游戏”继续下一步。 

结论：使用低延迟增强游戏体验

如今的玩家期望游戏在各个方面都反应灵敏，命令之间的延迟几乎不存在。即使只有一个延迟也足以损害用户体验并让玩家感到沮丧，这只会将他们推向能够流畅运行且没有任何故障的游戏。 

借助 Redis，Tinco 能够通过其为用户提供实时响应的能力来最大程度地提升游戏体验。架构中的组件变得更加互连，数据传输变得既无缝又一致，允许玩家实时在线互相竞争，无论他们身在何处。 

要全面了解此应用程序是如何制作的，请观看 Timo 在 此处的 YouTube 视频。如果您喜欢这篇文章，您应该知道这只是 Redis 功能的冰山一角。

世界各地的程序员都在使用 Redis 构建创新型应用程序，这些应用程序对日常生活产生了深远的影响。请务必查看 Redis Launchpad，以访问一系列激动人心的应用程序，激发您的灵感。

谁开发了这个应用程序？

Tinco Andringa

Tinco 是 AeroScan 的领先软件工程师。 确保访问他的 GitHub 页面 ，以了解他参与的所有项目。