使用扩展节点的方法将用户匹配在一起进行 1v1 游戏。js/Express/MongoDB

Question

最近我一直在开发一款游戏，如果两个用户都试图加入具有相同参数的游戏，它会自动将两个用户匹配在一起进行对战。这种匹配不是并发的，这意味着两个用户不必同时在线来匹配他们。我正在使用 MongoDB 来存储游戏，其架构如下所示。

    {
        competitorID1: {type: String, unique: false, required: true},
        competitorID2: {type: String, unique: false, required: false, default: null},
        needsFill: {type: Boolean, unique: false, required: true, default: true},
        parameter: {type: Number, unique: false, required: true}
    }

目前，这就是我的控制器功能 create/join 游戏的样子。

exports.join = (req, res) => {
            Game.findOneAndUpdate({
                needsFill: true,
                parameter: req.body.parameter,
                competitorID1: {$ne: req.user._id}
            }, {
                // Add the second competitor
                needsFill: false,
                competitorID2: req.user._id,
        }).then(contest => {
             if(contest) {
                 // Game was found and updated to include two competitors
             }
             else {
                 // Game with parameter was not found. Create a new game with needsFill set to true and only the competitorID1 populated
             }
        });
}

我的问题是：这会扩展到同时使用系统并尝试加入游戏的大量用户吗？我的理解是

findOneAndUpdate

mongoose 提供的功能是原子的，因此可以防止多个请求并发修改。如果我的假设不好，请原谅我，我仍在尝试使用 MongoDB 找到我的立足点。即使这确实有效，如果有更好的方法来实现我的目标，请告诉我。非常感谢您的帮助！

Answer 1

My understanding is that the findOneAndUpdate function offered by mongoose is atomic, and therefore prevents concurrent modification by multiple requests.

您的理解是正确的，findOneAndUpdate 是单文档操作，这意味着更改是自动应用的，客户端永远不会看到部分更新的文档。

如果您已将应用程序部署在独立 mongod 服务器上，则您的安全性为 99.99%。另一方面，如果您设置了副本集，您的客户可能会体验到一件有趣的事情。假设您在一个包含 5 个成员的副本集上（1 个主副本和 4 个辅助副本）。在某些时候存在网络分区

有一个小的时间框架，当 2 个成员暂时认为是初选时，在这种情况下 Pold 和 Pnew。对于像 w: 1 这样的弱写入问题，旧的主节点 (Pold) 可能是唯一具有更新文档的节点。如果在那个小时间范围内，同一文档的新 findOneAndUpdate 达到 Pnew，则 2 个节点对同一场比赛的看法不一致。

尽管如此，在恢复分区之间的连接后，Pold 更改将回滚并且数据库 returns 到与 Pnew 作为新主数据库的一致状态。为了缓解这种罕见的情况，您可以将更新关联到具有写入问题 w: majority 的 ClientSession，而不是默认的 (1)。

您没有提供任何关于您如何设计项目架构的信息，但我想说您实际上不需要这种额外的复杂性。

Even if this does work correctly, please let me know if there is a better way to accomplish my goal

同样，我不知道needsFill是否有其他含义，但如果它只是让你决定competitorID2是否被填充，你为什么不删除它而是检查如果 competitorID2 是 null?

Answer 2

简短的回复将是：
是的，它会扩展，因为正如您所说，您正在使用原子操作。

但是，如果你有 200 个用户或 2 亿，如何确保性能保持不变。让我们看看您应用的不同方面：

逻辑流程
架构
安全
请求
索引
可扩展性

1.逻辑流程

我是用户，我想和对手开始游戏。
服务器将尝试查找我不玩的游戏，并且：
- 创建游戏并等待对手
- 将我添加到现有游戏中作为对手
那你做事有自己的逻辑。

2。架构

我相信简单是关键，所以如果你在玩 1v1 游戏 >

{
    status: {type: String, unique: false, required: true},
    playerId: {type: String, unique: false, required: true},
    opponentId: {type: String, unique: false, required: false, default: null},
    gameType: {type: Number, unique: false, required: true},
}

我用 status 字段替换了 needsFill 因为它会给你弹性，详情在下面的 4.requests 中。
我也修改了命名。我相信如果你想有一个你的游戏有更多用户的逻辑，你会使用players的数组而不是competitorID1，competitorID2，...
我将参数重命名为 gameType，因为 parameter 对于名称来说似乎太大了，而且我们并不真正理解它的含义，我假设你指的是游戏类型。

此外，您可以在 mongo 中实施架构验证以保持数据一致性 https://docs.mongodb.com/manual/core/schema-validation/

db.runCommand({
  collMod: "game",
  validator: {
    $jsonSchema: {
      bsonType: "object",
      required: ["status", "playerId", "gameType"],
      properties: {
        status: {
          bsonType: "string",
          description: "must be a string and is required",
        },
        playerId: {
          bsonType: "string",
          description: "must be a string and is required",
        },
        opponentId: {
          bsonType: "string",
          description: "must be a string",
        },
        gameType: {
          bsonType: "int",
          minimum: 1,
          maximum: 3,
          description: "must be an integer in [ 1, 3 ] and is required",
        },
      },
    },
  },
});

3。安全

从您的应用程序中获取用于 query/insert 数据库中数据的数据是危险的。您不能信任请求对象。如果我发送一个数字或对象怎么办？它可能会破坏您的应用程序。

因此请始终验证您的数据。

(req, res) => {
  // You should have a validator type on top of your controller
  // Something that will act like this
  if (!req.body?.user?._id || typeof req.body.user._id !== "string") {
    throw new Error("user._id must be defined and a type string");
  }
  if (!req.body?.gameType || typeof req.body.gameType !== "number") {
    throw new Error("gameType must be defined and a type number");
  }
};

4.请求数

我更喜欢使用 async await，因为我发现它在代码中更清晰，而不是有很多逻辑子函数。

async (req, res) => {
  let game = await Game.findOneAndUpdate(
    {
      status: "awaiting",
      gameType: req.body.gameType,
      playerId: { $ne: req.body.user._id },
    },
    {
      $set: {
        status: "ready",
        opponentId: req.user._id,
      },
    },
    {
      upsert: true,
    }
  );

  // Create the game if it doesn't exist
  if (!game) {
    game = await Game.insertOne({
      status: "awaiting",
      gameType: req.body.gameType,
      playerId: req.body.user._id,
    });
  }

  // Next logic...
};

状态将帮助您涵盖游戏的更多方面：等待、播放、完成……您只需要一个索引即可快速获取这些方面的统计信息。
我建议稍后通过添加以下属性来改进您的架构：startDate、finishDate、...

5.索引

为确保您的查询不会消耗集群的所有资源，请根据您执行的查询创建索引。在上面的例子中：

db.game.createIndex({status:1, gameType:1, playerId:1},{background:true})

6.可扩展性

既然您的应用程序可以完成大部分工作，您如何确保它的缩放比例合适？

您需要确保您的应用程序可扩展以处理您的请求。这取决于您的基础架构资源和类型（无服务器、您自己的实例……）。使用不同的网络指标来调整您需要的内存和 cpu。

您还需要确保您的 Mongo 服务器可以首先使用集群进行扩展，根据您的资源使用情况自动扩展您的集群。

您可以水平扩展（添加更多机器）或垂直扩展（添加更多资源）

可以涵盖更多要点以提高速度和可扩展性（缓存、分片等），但我认为以上内容足以让您开始。

使用扩展节点的方法将用户匹配在一起进行 1v1 游戏。js/Express/MongoDB

Matching Users Together For a 1v1 Game Using a Method That Scales Node.js/Express/MongoDB

atomic

mongoose

mongodb

node.js

express