UE4/5 C++网络服务器编程纪录零--准备篇

Posted 2023-04-02 blind_mokey

前言

之前利用业余时间重新复习UE4/5的C++开发，闲来无事做了个基于独立服务器的多人在线（目前限定客户数量是20人以内）DEMO，核心功能在我之前发的B站视频里面有，战斗、动作、交互以及场景演示都有了，有朋友看了视频之后要求我写文档复现，我也顺便纪录一下需要做的工作。方便以后自己遇到相关业务场景进行回顾知识点，顺便分享给各位朋友。

视频指路1-整点小活儿： 整点小活儿

视频指路2-研发中天气场景切换： 研发中天气场景切换

视频指路3-简单的敌人AI功能： 简单的敌人AI功能

准备工作：

游戏服务器：UE5游戏服务器应用 UE5.1

数据库服务器：mysql-8.0.32

服务器操作系统：Linux Ubuntu18.0LTS

WEB服务器：利用UE5进行集成，处理工作在游戏服务器内部完成

客户端：UE5开发完成的客户端

框架设计：

基于UE5的独立服务器功能开发的C/S框架，基本原理就是客户端只负责发起功能请求和渲染展示，游戏服务器负责进行运算数据同步、坐标信息同步、加密保护等功能。数据库服务器用于存储客户数据，客户行为模型，客户标签等功能。WEB服务器处理一部分WEB请求，并提供一切WEB能处理的功能。

重点！！！！

所有的操作和运算都在游戏服务器完成，不允许在客户端进行数值运算和用户数据更新！客户端只能渲染画面和进行数据同步。

服务器开发基础入门参考文档：UE5设置专用服务器

mysql数据库服务器开发基础安装参考文档：mysql官方安装包

一、下载UE5源码

GITHUB源码包：虚幻引擎官方GITHUB

小技巧：在下载完成的安装包Setup.bat里面修改如下配置，能够发动多线程下载，提升某些不可描述原因引起的1兆不到的网速。

set PROMPT_ARGUMENT=set PROMPT_ARGUMENT=--prompt --threads=30 --exclude=VS2012 --exclude=VS2013 --exclude=VS2017 --exclude=html5

然后再在hosts里添加unreal的CDN代理

13.226.17.97 cdn.unrealengine.com

通过一系列操作，可以提升在SetUp.bat完整拉取虚幻引擎的速度，但是因为某些不可描述的原因不会提升很高，总比28kb/s好

安装完成后利用VisualStudio打开UE5.sln看到如下图所示

二、安装MySql

基本需要的引擎已经安装好了，需要安装数据库服务器，我这里使用的是Mysql-8.0.32

安装步骤参考另一位大神的文档：MySQL安装配置教程（超级详细、保姆级)

这个过程中因为Windows10的部分管理员权限问题，导致mysqld初始化安装失败。

我们需要在C:\\Windows\\System32里面用管理员身份打开cmd命令行，然后使用如下命令进入mysql安装包，不能用简单的cd命令操作，要加上/d

cd /d H:\\mysql-8.0.32-winx64\\bin

最后结果如图

其他的参考大神的mysql安装步骤解决就行了。

三、安装DBeaver

开启了mysql服务之后，不习惯命令行操作的朋友可以利用DBeaver进行数据库内容管理操作，和同事讨论了用轻量级的navicat，总感觉差点意思，毕竟现在是做大数据的，要集成很多jdbc功能，用DBeaver更合适我，所以就安装了。

DBeaver下载地址:DBeaver官方下载链接

安装完成之后直接链接本地Mysql服务，如图所示

前期的准备工作就已经完成了，我们编译一下UE5的源码，弄个基于官方第三人称模板开发的DEMO，包含登录功能、登录服务器关卡等功能的DEMO看一下。

四、准备工作完成进行简单的DEMO

（1）设置UE5引擎编辑器为启动项目

选择engine->UE5,设为启动项目

选择debug editor，点击生成。根据机器配置不同，生成新的项目时间为几个小时到几天不等（实在太大了，狂吃我机器性能）

（2）生成项目的同时不能闲着，创建用户信息数据库，并进行数据插入

create database game_users;
create table if not exists game_users.user_base_info(
`id` INT  NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`user_name` VARCHAR(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户名',
`pass_word` VARCHAR(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户密码',
`user_state` int  NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '用户状态，0：不可用，1：可用',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '记录创建时间',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '记录更新时间',
PRIMARY KEY (`id`)
)ENGINE = INNODB charset = utf8mb4 COMMENT '用户信息表';

建表完成插入测试语句，如图所示

insert into game_users.user_base_info (user_name,pass_word,user_state) values ('demo1','demo1',1);

到此为止，基础的测试数据执行完成，数据准备工作就绪。

UE4 C++网络编程基础知识总结

角色类型

每个Actor都存在两个属性来判断当前的Actor在 服务器 / 客户端上的身份类型：
Role： 判断当前角色在本地端的身份类型。
RemoteRole：判断当前角色在远端身份类型（当是客户端时，远端为服务端，当是服务端时，远端是客户端）。

网络角色类型：
Simulated ： 由服务器进行数据发送，当前终端进行操控模拟。操控来源于服务器。
Autonomous： 由当前终端实例进行操控。操控来源于真人。
Authority：服务器端存在标记，表明当前Actor存在于服务器。

• Role 类型分布

	Simulate	Autonomous	Authority
服务器	不存在	不存在	服务器拥有复制权限的权威性
客户端	服务器在当前引擎实例中模拟的玩家角色	当前引擎实例中由真人操控的角色	不存在

Role 可以用来清晰的裁定当前角色是否在服务器，一般HasAuthority就是检查此变量。
我们也可以用来裁定当前对象是否有权发动RPC。Simulate对象无法执行RPC函数。

• RemoteRole类型分布

	Simulate	Autonomous	Authority
服务器	当前Actor在远端是模拟的身份	当前Actor自主权操控权在远端	不存在
客户端	不存在	不存在	拥有当前Actor复制权限的权威性

RemoteRole可以用来裁定当前Actor另一端的身份类别。如果由服务器构建的对象，则远端均是Simulate。

Remote Procedure Call （RPC）

RPC，远程调用，指在本机上调用函数，但在其他机器上远程执行函数。RPC函数可以允许客户端或服务器通过网络连接相互发送消息。

RPC执行分三种形式：

• 服务端执行（Server） ： 在客户端上调用，在服务器端执行
• 客户端执行（Client）： 在服务器端调用，在客户端执行
• 所有终端执行（Multicast）：在服务器端调用，在所有终端执行

C++ 实现：

函数说明符	效果
Server	此函数仅在服务器上执行。用于声明名称与主函数相同的附加函数，但是末尾添加了_Implementation，是写入代码的位置。必要时，此自动生成的代码将调用 _Implementation方法。
Client	此函数仅在拥有在其上调用此函数的对象的客户端上执行。用于声明名称与主函数相同的附加函数，但是末尾添加了Implementation。必要时，此自动生成的代码将调用Implementation 方法。
NetMulticast	此函数将在服务器上本地执行，也将复制到所有客户端上，无论该Actor的 NetOwner 为何。
Reliable	此函数将通过网络复制，并且一定会到达，即使出现带宽或网络错误。仅在与Client或Server配合使用时才有效。
Unreliable	此函数将通过网络复制，但是可能会因带宽限制或网络错误而失败。仅在与Client或Server配合使用时才有效。
WithValidation	用于声明名称与主函数相同的附加函数，但是末尾需要添加_Validate。此函数使用相同的参数，但是会返回bool，以指示是否应继续调用主函数。

服务端执行：

• 函数声明

UFUNCTION(BlueprintCallable, Server, Reliable, WithValidation, Category = "ALS|Character States")
void Server_SetDesiredGait(EALSGait NewGait);

• 函数实现

bool AALSBaseCharacter::Server_SetDesiredGait_Validate(EALSGait NewGait)

	// 这里写服务器进行检测的逻辑
	return true;


void AALSBaseCharacter::Server_SetDesiredGait_Implementation(EALSGait NewGait)

	// 这里写你的逻辑
	SetDesiredGait(NewGait);

客户端执行：

• 函数声明

UFUNCTION(BlueprintCallable, Client, Reliable, Category = "ALS|Character States")
void Client_SetDesiredGait(EALSGait NewGait);

• 函数实现

oid AALSBaseCharacter::Client_SetDesiredGait_Implementation(EALSGait NewGait)

	// 这里写你的逻辑

所有终端执行 ：

• 函数声明

	UFUNCTION(BlueprintCallable, NetMulticast, Reliable, Category = "ALS|Character States")
	void NetMulticast_SetDesiredGait(EALSGait NewGait);

• 函数实现

void AALSBaseCharacter::NetMulticast_SetDesiredGait_Implementation(EALSGait NewGait)

	// 这里写你的逻辑

RPC 调用注意事项 ：

1. 它们必须从Actor上调用
2. Actor必须被复制。
3. 如果RPC是从服务器调用并在客户端上执行，则只有实际拥有这个Actor的客户端才会执行函数。
4. 如果RPC是从客户端调用并在服务器上执行，客户端就必须拥有调用RPC的Actor。
5. 多播RPC则是个例外： ① 如果他们是从服务器调用，服务器将在本地和所有已连接的客户端上执行它们。 ②如果它们是从客户端调用，则只在本地而非服务器上执行。③ 多播事件限制机制：在特定的Actor的网络更新期内，多播函数将不会复制两次以上。

RPC调用情况分析

• 从服务器调用的 RPC

Actor 所有权	未复制	NetMulticast	Server	Client
Client-owned actor	在服务器上运行	在服务器和所有客户端上运行	在服务器上运行	在 actor 的所属客户端上运行
Server-owned actor	在服务器上运行	在服务器和所有客户端上运行	在服务器上运行	在服务器上运行
Unowned actor	在服务器上运行	在服务器和所有客户端上运行	在服务器上运行	在服务器上运行

• 从客户端调用的 RPC

Actor 所有权	未复制	NetMulticast	Server	Client
Owned by invoking client	在执行调用的客户端上运行	在执行调用的客户端上运行	在服务器上运行	在执行调用的客户端上运行
Owned by a different client	在执行调用的客户端上运行	在执行调用的客户端上运行	丢弃	在执行调用的客户端上运行
Server-owned actor	在执行调用的客户端上运行	在执行调用的客户端上运行	丢弃	在执行调用的客户端上运行
Unowned actor	在执行调用的客户端上运行	在执行调用的客户端上运行	丢弃	在执行调用的客户端上运行

数据同步

Actor必须满足在网络上被复制，设置的参数需要开启复制，参数的修正必须在服务器端被修改，才可以在网络上进行同步。

蓝图参数同步有两种方式 ： Replicated, RepNotify

• Replicated, 同步数据，但没有通知， 无法直接通过参数修改驱动逻辑
• RepNotify， 同步数据，并生成通知，进行更新通知（向所有终端通知，满足相关性）

属性标签	效果
Replicated	属性应随网络进行复制。
ReplicatedUsing=FunctionName	ReplicatedUsing 说明符指定一个回调函数，其在属性通过网络更新时执行。（向除去服务器外的所有终端进行通知。）

属性复制条件

属性复制被注册后， 无法进行取消。所有属性默认的复制条件是：不发生变化不进行复制。我们可以使用UE提供的条件进行修正，通过条件的约束设定可以有效的节约网络带宽。

条件	说明	事例
COND_InitialOnly	该属性仅在初始数据组尝试发送	玩家的名字等
COND_OwnerOnly	该属性仅发送至 actor 的所有者	手持武器子弹剩余数量等
COND_SkipOwner	该属性将发送至除所有者之外的每个连接
COND_SimulatedOnly	该属性仅发送至模拟 actor	FPS自己只需要看到手臂，但其他玩家需要看到自己的整个身体等
COND_AutonomousOnly	该属性仅发送给自主 actor
COND_SimulatedOrPhysics	该属性将发送至模拟或 bRepPhysics actor
COND_InitialOrOwner	该属性将发送初始数据包，或者发送至 actor 所有者
COND_Custom	该属性没有特定条件，但需要通过 SetCustomIsActiveOverride 得到开启/关闭能力

C++ ：

UPROPERTY(BlueprintReadOnly, Replicated, Category = "ALS|Ragdoll System")
FVector TargetRagdollLocation = FVector::ZeroVector;

UPROPERTY(BlueprintReadOnly, Category = "ALS|State Values", ReplicatedUsing = OnRep_RotationMode)
EALSRotationMode RotationMode = EALSRotationMode::LookingDirection;

绑定参数到复制参数列表：
virtual void GetLifetimeReplicatedProps(TArray<FLifetimeProperty>& OutLifetimeProps) const override;

void AALSBaseCharacter::GetLifetimeReplicatedProps(TArray<FLifetimeProperty>& OutLifetimeProps) const

	Super::GetLifetimeReplicatedProps(OutLifetimeProps);
	DOREPLIFETIME(AALSBaseCharacter, TargetRagdollLocation);
	DOREPLIFETIME_CONDITION(AALSBaseCharacter, RotationMode, COND_SkipOwner);

需要使用属性复制条件进行优化就使用：DOREPLIFETIME_CONDITION，不需要就使用：DOREPLIFETIME。

网络关联性

UE网络模块考虑到通信带宽问题，针对场景中的所有Actor数据更新制定了高效的同步方案，根据Actor的网络关联性，进行数据更新，这样可以有效的规避无用数据更新造成的通信带宽压力。

网络关联性约束了Replicated是否进行广播，约束关系受限于关联性规则。

关联性用途：用来解决同步过程中，无关数据的传递带宽压力，用来筛选有意义内容进行同步，表现同步信息是否同步给目标。

关联性规则：

• AlwaysRelevant， 相关性最大，勾选之后，所有终端永远会收到此Actor同步信息，例如烟雾弹。
• NetUseOwnerRelevancy， 如果有拥有者Owner，则使用所有者的相关性（包括剔除距离约定）。此检查在第一项之后完成。例如角色拾取枪支。
• OnlyRelevantToOwner, 只与当前所有者相关，同步数据只发给所有者，不发送任何人，没有所有者不同步。
• Actor 出现依 附关系，则关联性取决于基础的Actor相关性。
• 如果Actor不可见（bHidden = true )并且 Root Component 没有碰撞，则不具备相关性。
• 采集距离（Net Cull Distance Squared）在采集范围内具备关联性。
• 约束层级关系（如果RPC勾选了Reliable则关联性设置失效）