妖尾历经几年开发，终于在今年6月底顺利上线，至今运营两个多月，笔者从2017年初参与开发，主要负责妖尾战斗系统开发，一路解决了一些技术问题，踩了一些坑，感觉有不少点是值得记录和分享的，希望能借几篇文字，系统性总结MMORPG战斗系统的开发经验。
本文主要介绍战斗录像系统，战斗录像基本是所有MMORPG游戏的标配系统，它同时也能成为开发调试利器，在整个开发阶段扮演重要角色。
首先是调试利器
一些项目组开发战斗系统时，可能会优先开发涉及表现的相关功能，迭代的新增战斗表现，修复Bug，直到整个战斗表现看起来相当完整了，到了后期再应策划要求，补充战斗录像系统。笔者项目是在开发中期加入战斗录像功能的，在经历完整个战斗开发阶段后，得出的经验是尽可能在基础框架搭建、前后台开始联调阶段就同步开发战斗录像系统，利用战斗录像来辅助系统开发、调试。到了项目中后期，战斗录像会发挥更大的用处，此时战斗系统已经提交到SVN版本控制，项目组所有人都可以体验到战斗系统，所有人都或多或少地扮演测试人员的角色，项目群会频繁地反馈战斗系统的表现问题，诸如报错、卡死，单位诈尸等等，什么反馈都会有，总之发挥你的想象力。当时开发会频繁地奔波于各个项目组成员的电脑面前，沟通、查看日志，尝试弄清问题，有了战斗录像后，我们会让对方给录像文件，在本地环境重放战斗录像，重现现场慢慢定位问题。
战斗录像能多大程度的辅助开发调试，取决于相关工具链有多完善，下面介绍妖尾项目对于工具链的打造。首先简单看下战斗录像框架：
战斗录像架构
一般来说，网络底层往上还会有一层业务网络层，妖尾的业务网络层分成两个，一个负责普通业务逻辑，一个网络层供战斗专用。通过在战斗网络层接口插桩，战斗录像模块就能收集一场战斗的所有数据。战斗结束后，自动将该场战斗数据保存成本地录像文件，当然，我们还要提供手动保存录像接口，以便战斗中途卡死了也能保存录像。虽然有了战斗数据，还要配备一套完整功能的GUI工具才能提高调试效率，因此笔者基于Unity开发了战斗录像播放器工具。
战斗录像播放器
上图是战斗录像播放器经过几次迭代后的截图，除了实现最基本的播放录像、查看数据功能，还有查看设备数据，上传/下载录像、生成战斗播报、差量构建指定回合战场包等功能。笔者觉得在开发初期，先实现播放录像、查看数据的功能就能满足大部分调试需求了，开发时间成本只有2-3天，但它会在之后1-2个月甚至更久的前期开发阶段帮你缩短调试定位时间，节省更多时间早(bu)点(cun)下(zai)班(de)，或帮策划做更多需求，重要的是解放心态，不再疲于沟通Bug，构造现场，因为现场就在录像里。
简单描述这套调试工具的使用姿势：
- 开发过程中遇到了战斗Bug，如果在第一时间无法判断Bug原因，先保存录像，再逐步分析问题。
- 选择报错的战斗录像，通过时间戳/快速模式重跑战斗，逐步缩小问题范围：观察战斗录像播到第几个回合报错，是资源加载、选招还是表演阶段报错，通过报错前的日志，逐步定位是哪个类哪个接口的问题，再猜测并验证某行代码，直到问题解决。
- 如果不是卡死报错，战斗也能跑完，但策划反馈某个技能/Buff表现与预期不同，就要查看关键表演包的数据，看是后台传的有问题，还是前台表现没做对。
- 上面两类问题的排查通常是无法一步到位的，排查过程会不断追踪代码给可疑代码打Log，会临时修改某些变量，会临时修改某段代码逻辑，依靠不断重跑战斗来验证。
- 解决Bug的过程也少不了跟后台的沟通，在这之前，后台重数据轻表现，前台重表现轻数据，导致一种现象就是后台找前台问表现，前台找后台问数据，沟通成本比较高。有了这套工具，前台开发对于这场战斗包括服务器、角色ID、战斗ID、战场ID，协议数据等信息都了如指掌，快速分析出是前台问题就直接修复，是后台问题就告诉对方去修复哪块数据。
这里另外分享1个Bug调试修复的经验。个人认为Bug修复总时间 = 问题沟通时间 + 问题定位时间 + 代码修改时间 + 编译验证时间，像战斗这类大型系统，可能会经历多轮问题定位、代码修改、编译验证才能修好1个Bug。Lua代码做好Hot reload开关，最好做到修改某处代码，重进战斗就能验证最新代码。每次重启游戏至少花费30+秒，1个Bug平均几次重启验证就是几分钟时间，做好Hot reload节省下的时间相当可观。
初期在项目组内推行用录像反馈战斗Bug时，我们让大家把保存下来的录像文件单发给战斗开发来调试，很快发现用户体验并不友好，不是所有人都是开发，大家不清楚录像保存到哪个目录了，找到目录，他们也弄不清楚要发哪个录像给开发。在忍受了一段时间的灵魂三连问后，笔者又加上了录像上传/下载功能。
录像上传/下载流程
录像下载页面
上面两张图是录像上传/下载流程及录像下载页面。我们将Bug反馈操作简化成游戏内一键反馈，点击按钮就能自动保存录像文件，并将二进制文件数据Base64编码成字符串，利用魔方质管组帮忙搭建的Web服务，通过Http请求将数据上传到Web服务器保存数据库，开发通过Web页面就可以搜索/下载base64字符串格式的录像文件，最后录像播放接口做适配，支持二进制/base64字符串两种格式数据的录像播放，整个环节就打通了。
开发阶段我们自行开发了战斗录像来辅助调试，确实也是到了战斗系统基本稳定后，策划们才前后提了战斗录像的正式需求，先做了一版基于服务器保存的活动录像，又做了一版基于客户端保存的战斗录像大厅。
战斗录像模块框架划分
前后做这两版录像需求，虽然都是观看录像，但其实现大不相同，因此需要谨慎设计整个录像模块，让两套逻辑独立并行，能共用底层功能，并尽量保持外部接口一致性。上图是整个战斗录像的模块划分，可划分为实现战斗录像基础功能的核心模块，及涉及界面UI的两版业务功能模块。BattleReplayManager是核心类，它对外接收录像相关的控制请求，对内调度其他核心模块类，获取/保存/构造数据，控制录像播放流程，并通过给战斗网络层发送协议数据影响战斗表现。
服务器录像
基于服务器保存的活动录像，所有数据都由服务器提供。前台首先发送观看录像请求，接收录像概要数据包，获取战斗波次/回合等信息用于显示和跳回合。收到初始战场包后进入战斗，在每回合表演完后请求下一回合表演数据。正常播放录像时，收到的协议数据跟普通战斗是一样的，但如果在战斗中途跳回合，除了新回合的表演包，还会收到新回合的战场包，用于恢复新回合初的战场单位状态。这个过程跟战斗断线重连恢复战场是同一套逻辑，因此把战斗断线重连的坑填完，实现服务器录像基本没有难点。
两种情形的协议包数据
客户端录像
相对服务器录像，实现基于客户端保存的录像功能要考虑比较多问题：
- 确定录像数据结构，用什么数据结构存储一场战斗的所有协议及相关信息较优？
- 保证录制数据完整性。网络抖动、切出游戏再切回来等场景可能会导致少了某回合表演数据怎么办？
- 如何实现跳回合。一场正常战斗的协议包，除了初始战场包，每个回合只有表演包，没有战场包，跳回合怎么恢复战场状态？
- 录像上传/下载的传输策略。协议收发有64kb限制，录像文件大小超过了怎么办？
- 保证用户体验。评估极限情况的录像文件大小，保证流畅的录像观看体验。
模块开发初期就考虑这些问题，就可以避免基础设计出错，后期积重难返的尴尬情况。
1. 录像文件结构
首先是确定录像文件格式，由于妖尾协议基于pb通信，录像文件一开始就没有打算自定义二进制格式，而是直接基于pb定义数据结构，这样有几点好处：
- pb传输效率高，而且开发熟悉pb，不像自定义格式还有理解成本，开发效率也高。
- 协议与录像文件采用同种格式，比较容易根据查看列表，上传/下载录像等业务去反推最优的录像文件数据结构。让每份录像文件既可以有战斗录像数据，也有关于录像大厅的业务数据，一次设计，解决两个问题。
- pb支持数据结构嵌套，列表，能做出录像头、录像数据块设计，上传/下载协议也容易切分录像文件做分块传输。
基于几点考虑，录像文件由BattleReplayFile录像头、BattleReplayFileBlock录像数据块两部分组成。BattleReplayFile的blocks字段用于存放BattleReplayFileBlock列表，BattleReplayFile其他字段是概要信息。这样查看录像列表时，后台只需要返回不带blocks数据的BattleReplayFile列表即可。上传/下载录像时也可以先传录像头、再批量分次传录像数据块。
message BattleReplayFile
{
optional string name = 1; // 录像文件名
repeated BattleReplayFileBlock blocks = 2; // 协议文件块
optional uint32 block_num = 3; // 协议文件总块数
repeated string ext_info_keys = 4; // 录像额外信息参数Key
repeated string ext_info_values = 5; // 录像额外信息参数Value
... // id、时间、双方成员、回合、波次等录像概要信息
... // 简介、点赞、收藏等录像大厅业务信息
}
message BattleReplayFileBlock
{
optional uint32 index = 1; // 协议块序号
optional string name = 2; // 协议类名
optional bytes data = 3; // 协议数据
... //时间、回合等其他信息
}
2. 录像文件校验
网络抖动、切出游戏再切回来等情况导致断线重连，可能导致战斗录像数据损坏，因此保存本地前先做录像文件校验，判断有没有丢关键协议包，包括初始战场包、入包表演包、各回合表演包及退出战场包，保证协议包序，通过校验才保存录像文件，不通过就提示玩家录像数据损坏无法保存。
3. 录像回合跳转
一场战斗录像单靠收到的协议包，可以正常顺序播放整个战斗，却不能跳转回合播放，因为中间跳过了几回合的表演演算，战斗逻辑层无法将战场数据修正成跳转回合的状态。服务器录像可以依靠后台发跳转回合战场包做恢复，客户端录像就要靠前台自己处理，用录像表演包演算出跳转回合的战场状态。
第一直觉是在战斗逻辑层处理跳出的表演包，只是跳过表演，直接做数据演算，但稍加思考会发现有很多问题：战斗逻辑层里，数据与表现基本耦合在一起，毕竟这样的编码实现方式最直观。想抽离表现只演算数据，只能在原有代码里加ifelse分支，重写数据演算逻辑。几十个表演类，新增这么多分支，编码再加调试，必然失去对代码的把控，也破坏了原有系统稳定性。即使哼哧哼哧硬写下来，也会发现只实现了向后跳转回合，没实现向前跳转回合，因为战斗逻辑层实现的是按回合往下演算的逻辑。
跳出这个误区，我们认为战斗录像数据应该要有每个回合的战场包，跳转时供战斗逻辑层重置回合战场，因此后台修改了战斗逻辑，每回合都会发当回合战场包，这些战场包做了特殊标记，只用于录像存储，不会影响战斗逻辑，实现起来很快，但也清楚有明显效率问题。
基本上，战场包都会比表演包大，甚至大很多，如果某个回合技能不太复杂，那表演包数据其实非常小，为了实现跳回合，由后台给每个回合加发战场包，会非常影响战斗的协议数据量，保存录像文件变大，也会增加上传/下载录像时的负担。这么实现不合理的点在于，每回合战场包其实是冗余数据，每回合状态是可以通过初始战场包加表演包推算出来的。为了优化这个问题，前台实现了一个战场包构建器，以初始战场包、回合1~n-1表演包为输入，输出目标回合n的战场包。这样在保存录像时不需要保存回合战场包，录像跳转回合时由构造器动态生成战场包即可。编写调试战场包构建器时，要注意检查前后台的战场包差异，我们会打印战场包数据，通过Beyond Compare查看差异，不断调整代码，直到构建的关键数据一致为止。战场包构建器调试好后，只要后续不新增表演类型，就可以保证构建器可信可用，即使新增表演，代码工作量也很少。
战场包构建器图示
优化完做下简单测试，打了一场40回合的5v5 pvp战斗保存录像，比较两种方案的保存录像文件大小：优化后文件大小是优化前的65%，减少了252KB，由于5v5pvp表演复杂，因此回合表演包数据本身也非常多，换做是一般的战斗，数据优化比率会更高。
两种方案录像文件大小
4. 录像上传/下载策略
妖尾一次协议收发有64KB大小限制，看前面的数据可知，回合数比较多的战斗录像文件大小肯定会超过64KB，我们既不希望上传/下载录像单次传输的数据量超过64KB，又不希望单次传输数据量太少，导致协议发送次数过多，浪费太多时间在RRT上，因此采用的录像传输策略是，首次传输单独发送录像头，后续传输录像数据块切块传输，保证每次传输的所有BattleReplayFileBlock的data总大小不超过50KB。采用这样的策略，5回合以内的小型战斗基本都能分2次传输完毕，像上面的5v5 pvp大型战斗则需要进行11次传输。这就引出了下个问题思考，大型战斗的录像观看会不会有体验问题。
5.流式传输及录像缓存
战斗录像大厅的设计初衷，是让玩家可以自主分享/观看他们觉得满意的战斗录像，所以我们猜测玩家会比较多的上传/下载/观看大型pvp战斗录像，对于上传而言并不会有什么问题，因为就是一次性操作，但对下载/观看场景就要尽量进行优化，我们不希望玩家每次看录像，都要有感知地等待一会，等上10次网络回包，下载完录像文件才能观看录像，也不希望玩家每次看录像都得重复下载文件，对玩家的手机流量也很不友好。
针对这两点问题，战斗录像参考网络视频的做法，加上了流式传输及录像缓存的特性。
如上图所示，流式传输的目的在于优化玩家观看新录像的体验，不管一个完整的录像有多大，需要多少次传输才能完成，只需要先获得部分头部数据，就能观看录像。前台只需要头2次回包，获取录像概况、初始回合战场包和表演包，就足以表演第1回合的战斗，进入录像战斗后，静默下载其余的录像数据，一般后续的录像数据下载速度远远快于战斗表演速度，这样完全不影响整场战斗的录像观看。假设网络环境极端恶劣，表演完当前回合战斗后，后续录像数据还没返回，BattleReplayManager会每帧轮询等待下个回合表演数据，即使网络断掉了拿不到数据，玩家仍然可以点击按钮退出战斗录像。
录像缓存的目的则在于优化玩家重复观看录像的体验，减少流量消耗。当看过一次录像，下载了完整的录像数据后，前台就会把录像保存到本地缓存起来了，尽管录像头里存储了部分战斗录像大厅的字段，比如点赞、收藏数等，这些字段数据会失效，但战斗数据是不会变的。查看大厅的录像列表时，后台会返回只有录像头BattleReplayFile，没有数据块BattleReplayFileBlock的列表，玩家请求观看时，判断本地缓存有没有该录像缓存，有就不再走原来的下载流程，直接读取缓存文件播放即可。
洋洋洒洒写了一些关于战斗录像的总结，也确实是因为录像系统对战斗开发调试有所帮助，作为一个功能系统，也需要在早期考虑一些问题，做设计和优化，希望本文能对MMORPG或其他类型游戏战斗的设计开发，提供一些借鉴经验。
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