2.1 用户分区 (User Partitioning)#

• 操作方式：将用户分配到不同的服务器，例如在线游戏。
• 优点：实现简单。
• 缺点：不同服务器的用户无法交互，相当于运行了独立的虚拟环境。

2.2 区域分区 (Region Partitioning)#

• 操作方式：将虚拟环境划分为固定区域，每个区域由一台服务器负责。
• 划分过程在 DVE 开始前完成。
• 用户密集的区域可以分得更细，缺乏用户的区域可以更广泛。
• 问题：如果某些冷门区域突然变得热门，负责该区域的服务器可能会超载。

2.3 动态分区 (Dynamic Partitioning)#

• 操作方式

  • 动态实时调整区域大小。
  • 区域负载过大时会切分成更小的区域，负载过小时则合并区域。

• 特性：通常在相邻服务器之间局部完成分区调整。

• 实现过程

  1. 超载服务器确定邻近服务器以分担额外负载。
  2. 与邻近服务器通信，根据负载情况进行分配。

• 示例

  • 左图为初始分区，右图展示某些区域在增加用户后动态调整的结果。

    

3.1 网络延迟的影响 (Impact of Network Latency)#

• DVEs 强调实时交互，网络延迟 (Latency) 对其影响很大。
• 示例延迟时间：
  • 本地局域网 (LAN)：0.64 ms
  • 区域互联网 (本地连接)：10 ms
  • 海外互联网 (美国-香港)：160 ms
  • 海外互联网 (英国-香港)：203 ms

3.2 分布式系统事件类型#

• 离散事件 (discrete events)：事件发生间隔时间远大于网络延迟，几乎不受网络延迟影响。（如 ATM 操作）
• 连续事件 (continuous)：事件发生间隔小于网络延迟，网络延迟会显著影响体验。（如 3D 游戏交互）

3.3 场景示例：同步问题#

1. 用户 A 在时间 $t$ 看到对象位于位置 $p$。
2. 用户 A 将对象移动到位置 $p_A$，并立即发送一条更新消息通知用户 B。
3. 假设网络延迟为 0.2 秒，用户 B 在 $t+0.2$ 才知道对象被移动到 $p_A$ 。
4. 假设用户 B 在时间 $t+0.1$ 希望将对象从位置 $p$ 移动到位置 $p_B$。
5. 由于 B 的机器并不知道对象本应该位于 $p_A$ ，因此 B 成功地将对象从 $p$ 移动到 $p_B$ 。
6. B 马上发送更新信息给 A 表明这个改变。

3.4 延迟同步方法 (Synchronization Techniques)#

• 传统方法：因果顺序 (Causal Ordering)
  • 确保事件按照发生顺序执行。
  • 局限：在多用户实时交互环境中，几乎难以完全实现。
• 对象锁定 (Object Locking)
  • 防止多个用户同时操作同一对象。

3.5 死算 (Dead Reckoning)#

• 死算是连续事件同步的一种流行方法。
• 操作方式：
  • 发送节点和接收节点使用相同的运动预测模型 (motion predictor)。它根据最后一次更新消息中的数据推测运动对象的位置。该更新消息存储了对象的最后位置以及速度/加速度的信息。
  • 当误差超过允许阈值 (threshold) 时，发送更新消息；否则省略更新消息以节省带宽 (save bandwidth)。

4.1 多项式预测器 (Polynomial Predictors)#

• 一阶多项式 (FOP)： $P_{\text{new}} = p + v \cdot t$

• 二阶多项式 (SOP)： $P_{\text{new}} = p + v \cdot t + \frac{1}{2}a \cdot t^2$

  其中：

  • $p$：最后一次更新的位置。
  • $p_{new}$：预测的位置。
  • $v$：运动速度。
  • $t$：预测时间（延迟）。
  • $a$：运动加速度。

• 多项式预测器通常与死算 (Dead Reckoning) 方法结合使用，用于运动预测。

• 优点：非常简单，计算开销很小。

• 局限性：它们并不是非常精确的预测工具。它们假定速度 $v$ 和加速度 $a$ 是已知的，并且在预测期间它们保持不变。

• 估算速度 $v$ ：需要收集对象的两个之前的位置。

  $v=\frac{p(t)−p(t−1)}{Δt}$

• 估算加速度 $a$ ：需要收集对象的三个之前的位置。

  $a=\frac{p(t)−2p(t−1)+p(t−2)}{Δt^2}$

• 基于这些对象的历史位置，可以求得 $v$ 和 $a$ 。然后将这些信息代入预测器，计算预测的位置。

• 然而，还需要知道网络延迟（即 $t$ 的值）。网络延迟值并非恒定，它会随着网络流量的变化而动态变化。

4.2 网络延迟估计 (Estimating Network Latency)#

• 动态估算方法

  • 客户端发送消息，读取返回的消息，用往返时间 (Round-Trip Time) 计算延迟。

    $\text{latency}_{\text{A→B}} = \frac{\text{RTT}}{2}$

    

• 局限：需要双向消息来获取延迟，消耗额外网络资源。

4.3 运动预测的问题 (Challenges in Prediction)#

• 当对象从静止开始运动时，无法预测其运动轨迹。
• 大多数对象的运动参数（如速度和加速度）会不断变化，导致预测不准确。