游戏数据存储设计概述（共享内存）
2012-10-03
这里只说一下使用共享内存的游戏数据存储方式及设计，比较泛泛地作个介绍。
所谓共享内存存储，是指在内存中开辟一块共享内存，游戏服务器及数据存储程序都能对其进行读写操作，游戏服务器定时把数据写入到共享内存中，数据存储程序定时把数据存入数据库中。它的特点是游戏服务器数据更新迅速，并且尽可能保证了数据的安全。是典型的用内存换效率的做法。
1、基本结构
图1 共享内存存储结构
（1）数据存储程序启动时，把内存空间开辟好，并且加入除角色数据之外的其它游戏公用数据。
（2）游戏服务器启动时，Attach到共享内存，并把共享内存里的数据读出来，对游戏进行初始化（角色数据不读）。
（3）角色上线时，登陆程序会从数据库中把角色数据都加载上来，然后转发给游戏服务器，角色取到数据后进行初始化。
（4）游戏服务器定时把要存储的数据写入共享内存中。
（5）数据存储程序定时把游戏数据写入数据库。
2、游戏数据设计
使用共享内存存储方式，从上面结构图可以看出，数据是分块处理的，所以，在游戏开发时，最好能合理地组织游戏中的数据，这样可以更有效的存储数据。
（1）存储结构尽量与数据库表结构一致，方便存储及加载，减少表关联操作。例如数据库中的物品表，每一行记录一个物品的数据，那么，游戏中物品结构（struct Item）中的数据可尽量与数据表中的数据列保持一致。
（2）数据存储结构与游戏中数据结构分开。存储结构，即共享内存中使用的数据结构，游戏中数据结构，即为游戏服务器中使用的数据结构，上面已说过，游戏服务器定时把数据写入共享内存，那游戏数据结构为什么不直接使用存储结构呢？我们知道，游戏中是有很多数据不需要存储的，但为了数据管理方便，会把这些数据放入数据结构中进行统一管理，比如一个角色的基本数据，游戏中使用的有50个数据，而需要存储的只有30个；这么做还有一个目的，在把游戏数据写入共享内存时，最好不要拷贝整个结构体数据，而是一个数据一个数据写入，这样可以更灵活的控制哪些数据需要更新，哪些可以不更新。
（3）游戏中数据、操作分开，数据集中管理。数据与功能逻辑分开，这是程序设计的基本原则之一，比如一个玩家的游戏数据，可以集中进行管理（定义一个大的结构体，内部再对各种数据进行分类），各个功能只保留操作函数，这样对玩家数据的初始化、存储等操作会变得更简单
3、共享内存使用
（1）Linux系统调用
创建：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)；
打开：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
关联上：void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
取消关联：int shmdt(const void *shmaddr);
共享内存管理（可关闭操作）：int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
（2）Windows API
创建：CreateFileMapping( (HANDLE)0xFFFFFFFFFFFFFFFF, NULL, PAGE_READWRITE, 0, Size, keybuf);
打开：OpenFileMapping( FILE_MAP_ALL_ACCESS, TRUE, keybuf);
关联上：MapViewOfFile(handle, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, 0);
取消关联：UnmapViewOfFile(MemoryPtr);
关闭共享内存：CloseHandle(handle);
（3）共享内存创建及使用
进程1创建一个固定大小的共享内存块（CreateFileMapping），并关联到共享内存块（MapViewOfFile）。其它进程打开共享内存块（OpenFileMapping），并关联到共享内存块（MapViewOfFile）。这样，多个进程就可以对共享内存块进行读写操作，但是在写操作时，需要对共享内存块进行锁定操作，保证数据的一致性。
4、共享内存存储的几个问题
（1）如何保证数据的安全性。
共享内存是属于系统开辟的内存空间，不属于任一进程，共享内存创建后，会对打开的程序进行计数，在windows系统下，记数为0时，系统会回收内存，而在linux系统下，需要使用ipcrm命令来回收，那怕记数为0，系统也不会自动回收。也就是说，游戏服务器和存储程序只要不同时宕掉，数据就还会在内存中。要保证数据安全性，具体方法有：
在存储程序中加入对游戏服务器的监控，如果发现游戏服务器没反应了，则马上存储所有数据；
存储程序设置启动参数，如果存储程序宕了，可以重新启动时，不从数据库中加载数据，而直接打开共享内存，然后把共享内存的数据回写到数据库中。
（2）如何保证数据的一致性
多个进程访问共享内存时，必然会造成脏数据，需要程序员来保证对共享内存操作时的锁定操作，而刚才说过，共享内存属于系统所有，没有相应的加锁函数，所以，只能由程序员自己写一个算法来处理加解锁。
（3）如何判断数据的完整性
存储程序对游戏数据进行存储时，如果存储到一半出现了故障，比如停电，这个时候，数据就会不完整。可以在每条数据后面加一个值，代表当前数据存储version，数据每次存储前对version加1，如果发现数据第一条与最后一条的version不一致，则可确定数据存储不完整，并且根据version值，很快就能找到存储到哪一条数据时出现了问题
（4）如何保证数据的正确性
数据存储时，对重要的数据做CRC校验，并且存储校验值，下次加载数据后，再对那些数据做同样的校验，如果校验值不一致，则可认为数据库中的数据与存储时的数据不一致了。