Sealyu

2007年，“SecondLife”三维虚拟风暴席卷了现实世界。原本定位为人生模拟类在线游戏的SecondLife，现在已经逐步演变成为一个国际化的在线模拟社区。人们在其中进行虚拟房地产交易，艺术家开办自己的作品展览，作为世界5大会计事务所之一的毕马威展开招聘工作，BBC等老牌传统媒体配备了SecondLife特派专职记者，时尚巨头阿玛尼也开了专卖店。现实世界中的一切，都可以在SecondLife中找到对应之物。不难想象，能够产生如此巨大影响力的SecondLife，其庞大的虚拟世界背后必然有优秀的技术架构作为支持。接下来就让我们一起来看看其中端倪。

SecondLife服务器构成

SecondLife（下简称SL）的服务器端包括这六大类服务器：Login server（登陆服务器）；User server（用户服务器）；Space server（空间服务器）；Data server（即数据服务器）；Simulator（即模拟器），常被称为SIM；Other servers（其他服务器），包含若干不同功能服务器，林登公司（Linden）似乎对它们的详情有所保留。

   下面对这六大类服务器进行详细解释。

1、Login server，登录服务器。是运行在login.agni.lindenlab.com上的CGI脚本。顾名思义，就是用来验证用户名和密码的。验证后还要决定用户登录到什么区域：是用户的家、还是上次离开SL时的区域或者URL指定的某个区域。接下来要找到运行该区域的模拟器，验证用户是否被允许连接到该区域。最后向模拟器发出连接请求，并告知客户端连接到何处。

2、User server，用户服务器。曾被用来处理用户登录，即登录服务器现在的功能。现在负责管理即时通讯（instant message）会话，尤其是组内即时通讯。

3、Space server，空间服务器。处理基于不同网格X，Y坐标间消息的路径选择。模拟器与空间服务器会话以便被其登记在案，还可以发现自己的邻居是谁。作用与网络概念中路由器相仿。

4、Data server，数据服务器。处理与中心数据库、日志服务器、仓库数据库以及搜索数据库的连接（上述4种服务器属于第6类其他服务器），代表模拟器运行查询。（注： SL 服务器网格中只有一个中心服务器，日志服务器，而仓库服务器以及搜索服务器分别有多个，或者在某个范围内，前两者与后两者分别是一对多的关系。）

5、Simulator，模拟器。这是SL最主要的服务器。每个模拟器模拟一个256*256平米的整块区域。当SL客户端浏览器满虚拟世界转悠时，实际上是在不同的模拟器间被倒手。模拟器的任务有：存储物体状态、土地状态、地形海拔图状态。模拟器还负责计算物体和土地的能见度，并把计算数据传送给客户端。模拟器还使用优先级队列传送图像数据。还有一种物理学模拟器专门掌管Hovak物理学例库[1]。公共谈话（Chat）和即时通讯（instant message）也由模拟器处理。全速运行时，模拟器可达每秒45帧，如果不能保持全速，它将在不减低帧速率的情况下尝试时间膨胀[2]，在Second Life中如果不能全速，则会以物体显示延迟为代价，而不会影响已显示物品的质量，这种效果也被叫做Lag。

　　模拟器两两之间以UDP网络连接进行通信，并由相邻的模拟器保持通信连接。

    要注意的是：在Second Life中，模拟器与客户端浏览器（Viewer）之间的区别与其他虚拟环境差异较大。模拟器负责运行物理引擎，碰撞检测，跟踪每一事物和用户化身Avitar的位置，将物品的位置发送给客户端，必要时将更新的数据发送给客户端（只有当发生碰撞或者方向和速度变化等情况下才会有这种更新）。而客户端负责处理本地物品的位置，获取速度等物理学信息，进行简单的物理学运算以跟踪何物向何处移动，不进行碰撞检测。

6、Other servers，其他服务器，其中包含若干规模较小的服务器。下面一一说明：

l         中央枢纽：在SL的官方网站上没有给出说明，但根据字面意思推断，应当与全局通讯、调度以及分布式运算有关。

l         代理数据库：掌管元数据与项目id（UUID）之间的映射。代理（Agent）一词在SL中特指与用户化身（Avatar）相对应的后台底层的唯一表示，在SL计算机系统中有唯一识别号，简称UUID，该号码与用户是唯一对应且持久存在的。其他物品也有UUID，但物品的UUID是在物品放置于虚拟世界中时临时生成的，不是持久的UUID。元数据是指在Second Life中不可分的数据，比如构成物体形状的基本单元（prim），或者一张纹理（texture）。一个物体可能由多个元数据组成，因此需要记录元数据与物体，也即是此处所称的项目之间的关系，而代理数据库就承担此责任。同时，任何物体都有唯一拥有者，记录物体的拥有者，也是代理数据库的任务。

l         中心数据库：官方文档描述该服务器存储谁拥有什么，用于记录账单，而实际上远不止这么简单，但囿于目前所能取得的资料，很少有对其详细的叙述。

l         搜索数据库：中心数据库的副本，用于搜索。可以断定，为了提高搜索效率，此数据库一定保有大量索引。而中心数据库为了保证数据写入和修改的效率，使用的索引肯定是比较少的。

l         地图服务器：使用OpenGL绘制全局地图。Second Life客户端也是使用OpenGL绘制的，此外普通网页上的SL地图使用的是Google的地图API。

l         RPC服务器： XML RPC（远程过程调用）服务器。其作用包含：开发者需要的，不通过客户端浏览器来操作Second Life的API，可将XMLRPC服务器代码翻译为in-world请求，与空间数据库和中心数据库通讯。

SecondLife用户登录验证步骤解析

我们不妨通过分析登录验证的步骤，来看看这些服务器是如何进行互相通信的。流程可参见文后图示。

1.        客户端对用户服务器发出安全信息校验和（Checnsum）请求，端口号：12036。

2.        客户端对登录服务器发出登录请求：

a)       通过HTTP打包发送XML RPC进行登录；

b)       Web服务器（多数情况下是Apache）与SQL数据库通话，获得用户信息，连接模拟器所需信息（比如IP地址）并生成连接；

c)       用户帐号名称，MD5口令，客户端版本，登录地址请求。

3.        登录服务器从数据库获得授权证书。

4.        登录服务器与网格中的模拟器对话：

a)      决定哪个模拟器负责该客户端；

b)      请求会话开始；

c)      网格返回与客户端通讯的UDP端口号 12035，13000-13050

5.        SIM响应登录服务器，告知用户是否允许登录到模拟器。

6.        登录服务器响应客户端：

a)       返回的信息有，用户id，会话id，安全会话id，模拟器IP，模拟器端口号，全局坐标，用户仓库信息等；

b)       大部分id都是UUID（比如用户id，会话id，安全会话id）；

c)       用户id是唯一的，并且是永久的。

7.        客户端与模拟器握手，并发送用户id和会话id。

8.        客户端与用户服务器握手：

a)       发送出席信息，以便收到组及时消息（Group IM）；

b)       给用户授予组权限；

c)       用户服务器验证模拟器会话信息（在数据库的Presence-Agent表中）。

结语

　　以上是对SecondLife架构的一个简要介绍，目前国内已经出现了类似SecondLife的在线虚拟游戏／社区，希望本文能够为大家提供一些启示，同时也期待国内的架构师们出来分享自己的经验与心得。

说明：本文部分内容译自SecondLife官方wiki。

--------------------------------------------------------------------------------

[1]简单地说物理学模拟器负责物理学相关的运算，比如重力加速度的效果，不同物体的空间占位关系等。Hovak是服务器端系统（grid）的代号，即将发布的是Hovak4。

[2]物理学名词，来自相对论。时间并不是永远以我们感受到的当前这种速度进行的，它也会发生变化；一般和速度有关。速度越快，越接近于光速，时间就会越慢