Python 游戏服务器架构优化

优化 Python 游戏服务器的架构涉及多个方面，包括性能、可伸缩性、并发处理和网络通信。下面是一些优化建议：

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1、问题背景

在设计 Python 游戏服务器时，如何实现服务器的横向扩展，以利用多核处理器的资源，并确保服务器的稳定性和可伸缩性。

2、解决方案

采用多进程架构：将服务器进程划分为多个独立的进程，每个进程负责处理一部分客户端的请求。
通过网关转发：客户端通过网关节点连接到服务器集群，网关负责将连接请求转发到客户端数量最少的服务器进程。
管理器管理：在每台服务器上，有一个管理器进程负责管理服务器进程，包括跟踪每个进程的客户端数量，以及在进程崩溃时重新启动进程。
热交换：通过管理器控制每个进程，当需要更换服务器新版本时，可以通知管理器停止向旧版本进程发送连接请求，然后将新版本进程注册到管理器，旧版本进程在没有客户端连接后自动终止。

import multiprocessing
import socket
import sys

# 网关节点
class Gateway:
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port
        self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.socket.bind((ip, port))
        self.socket.listen(5)  # 同时最多可以有 5 个客户端连接

    def accept_connection(self):
        client_socket, client_address = self.socket.accept()
        print(f"New connection from {client_address}")
        return client_socket

# 管理器节点
class Manager:
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port
        self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.socket.bind((ip, port))
        self.socket.listen(5)  # 同时最多可以有 5 个客户端连接
        self.processes = []  # 管理的服务器进程列表

    def accept_connection(self):
        client_socket, client_address = self.socket.accept()
        print(f"New connection from {client_address}")
        return client_socket

    def add_process(self, process):
        self.processes.append(process)

    def remove_process(self, process):
        self.processes.remove(process)

    def restart_process(self, process):
        process.terminate()
        new_process = ServerProcess(process.ip, process.port)
        self.add_process(new_process)
        new_process.start()

# 服务器节点
class ServerProcess:
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port
        self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.socket.bind((ip, port))
        self.socket.listen(5)  # 同时最多可以有 5 个客户端连接

    def accept_connection(self):
        client_socket, client_address = self.socket.accept()
        print(f"New connection from {client_address}")
        return client_socket

def main():
    # 创建网关节点
    gateway = Gateway("127.0.0.1", 8000)

    # 创建管理器节点
    manager = Manager("127.0.0.1", 8001)

    # 创建服务器进程
    for i in range(4):
        process = ServerProcess("127.0.0.1", 8002 + i)
        manager.add_process(process)
        process.start()

    # 等待客户端连接
    while True:
        client_socket = gateway.accept_connection()
        # 将客户端连接转发到服务器进程
        min_process = min(manager.processes, key=lambda p: p.get_client_count())
        client_socket.send(min_process.ip.encode())
        client_socket.send(str(min_process.port).encode())

if __name__ == "__main__":
    main()