Backroll项目开发指南：构建确定性网络同步游戏系统

2025-07-01 03:01:06作者：吴年前Myrtle

理解游戏状态与输入

在开发网络同步游戏时，我们需要明确区分两个核心概念：

游戏状态(Game State)：这是游戏当前所有关键元素的完整描述。例如在格斗游戏中，这包括角色位置、血量、能量槽状态等所有会影响游戏结果的数据。
游戏输入(Game Inputs)：这是改变游戏状态的所有因素。不仅包括玩家控制器输入，还包括任何可能影响游戏结果的非玩家输入，如随机数种子、时间戳等。

值得注意的是，渲染效果、音效播放等不影响游戏逻辑的部分不属于游戏状态范畴。这种区分对于实现高效网络同步至关重要。

网络同步的基本原理

Backroll采用了一种称为"预测回滚"(rollback)的网络同步技术，其核心思想是：

每个玩家本地运行完整的游戏逻辑
通过网络交换玩家输入而非完整游戏状态
当输入延迟到达时，回滚到正确状态并重新模拟

要实现这一机制，游戏引擎必须满足三个关键要求：

确定性模拟：相同的初始状态和输入必须产生完全相同的后续状态
状态可序列化：游戏状态必须能够被完整保存和恢复
无渲染模拟：引擎必须支持不渲染画面的纯逻辑帧推进

开发实践指南

初始化Backroll会话

创建Backroll会话是集成过程的第一步。以下是一个典型的初始化示例：

BackrollSession session;
BackrollErrorCode result;
BackrollSessionCallbacks callbacks;

// 设置回调函数
callbacks.begin_game = game_begin_callback;
callbacks.advance_frame = game_advance_frame_callback;
callbacks.save_state = game_save_state_callback;
callbacks.load_state = game_load_state_callback;
callbacks.free_buffer = game_free_buffer;
callbacks.on_event = game_event_callback;

// 创建新会话
result = backroll_start_session(
    &session,           // 会话对象
    &callbacks,         // 回调函数集
    "my_game",          // 应用名称
    2,                  // 玩家数量
    sizeof(GameInput),  // 输入数据大小
    8001                // 本地UDP端口
);

管理玩家连接

在多人游戏中，需要明确指定每个玩家的连接信息：

BackrollPlayer players[2];
BackrollPlayerHandle player_handles[2];

// 本地玩家
players[0].type = BACKROLL_PLAYERTYPE_LOCAL;

// 远程玩家
players[1].type = BACKROLL_PLAYERTYPE_REMOTE;
strcpy(players[1].remote.ip_address, "192.168.1.100");
players[1].remote.port = 8002;

// 添加玩家
result = backroll_add_player(session, &players[0], &player_handles[0]);
result = backroll_add_player(session, &players[1], &player_handles[1]);

输入同步处理

输入同步是每帧必须执行的关键操作：

GameInput inputs[2];

// 获取本地输入
GetLocalInput(0, &inputs[0]);

// 通知Backroll本地输入
result = backroll_add_local_input(
    session,
    player_handles[0],
    &inputs[0],
    sizeof(GameInput)
);

// 同步所有输入
if (BACKROLL_SUCCESS(result)) {
    result = backroll_synchronize_inputs(
        session,
        inputs,
        sizeof(inputs)
    );
    if (BACKROLL_SUCCESS(result)) {
        // 使用同步后的输入推进游戏
        AdvanceGameState(&inputs[0], &inputs[1], &game_state);
    }
}

状态保存与恢复

Backroll需要游戏提供状态保存和恢复的能力：

bool game_save_state(unsigned char** buffer, int* len, int* checksum, int frame) {
    *len = sizeof(GameState);
    *buffer = (unsigned char*)malloc(*len);
    if (!*buffer) return false;
    memcpy(*buffer, &current_state, *len);
    return true;
}

bool game_load_state(unsigned char* buffer, int len) {
    memcpy(&current_state, buffer, len);
    return true;
}

void game_free_buffer(void* buffer) {
    free(buffer);
}