游戏测试 Perfdog 实战之减少 CPU 消耗

导语：
最近在测试过程中发现了一些比较典型的性能问题，所以来分享下作为测试怎么为解决问题提供更多的有效信息，本次主要从优化角度分析Perfdog测试报告。本次主要介绍关于CPU的优化；
怎么获取测试报告此处不再赘述，有关perfdog怎么使用的教程可以参考
Perfdog使用教程

# 1. 第一部分，查找问题，找出问题特征点

首先我们看到FPS数据，可以看到FPS波动较大，但这是从某一时间开始的，在前期游戏FPS还是较为稳定的，那我们就要分析是什么原因导致的FPS开始变得不稳定；

我们发现CPU的消耗在这个时间段开始骤然上升，CPU的温度升高，导致手机的降频保护开启，CPU的频率开始下降，

# 2. 第二部分，分析报告后，得到分析结果

经过以上的数据分析，我们发现是游戏在那个时间点时CPU消耗上升，导致CPU的温度升高，处发了CPU的保护机制，引起CPU频率下降，而游戏得不到充足的算力支持，自然FPS变得不稳定；

# 3. 第三部分，得到分析结果，分析可以优化的空间

我们已经得知问题是CPU温度过高的问题，那么就要相应降低CPU的消耗，而CPU的消耗主要有以下几个方面（这里仅针对Unity引擎的，其他引擎仅供参考）

对于MMORPG手游：
CPU的消耗可以从半透明渲染和不透明渲染入手解决；
可能有的同学会疑问，渲染通常都是GPU做的，和CPU有毛线的关系，这里要解答一下，
在安卓机器设计结果中目前大部分都是沿用的冯·诺依曼结构，也就是我们通常说的计算机的五大部件：
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，而运算器、控制器组合就是CPU，所以算力通常都是由CPU提供的，而如果不在游戏中另做设置的话，即使渲染也是由CPU提供的算力，而GPU就是为了减轻CPU的这种渲染压力而设计出来的一个部件，严格意义上来讲也属于运算器；

所以为了减轻压力，我们要把一些算力分给GPU，减轻CPU的负担，而unity常用的手法有以下几种：
1.开启GPU Instancing，降低drawcall：
该技术可有效降低Draw Call的占用，从而对渲染模块的CPU端压力起到一定的缓解作用。但是，在使用该技术时，需要注意机型的测试，此技术仅可以用于OpenGL ES 3.0，而且一些低端设备虽然支持OpenGL ES 3.0，且SystemInfo.supportsInstancing API返回也为True，但经过实际测试时，其底层并没有按照真实的GPU Instancing功能来进行渲染，而是通过逐个Draw Call来进行渲染，所以，虽然开启了GPU Instancing功能，但其渲染耗时并没有下降；
这里涉及到了drawcall，简单介绍一下：
drawcall是CPU对底层图形绘制接口的调用命令GPU执行渲染操作，一次渲染就是一个Drawcall
渲染流程采用流水线实现，CPU和GPU并行工作，它们之间通过命令缓冲区连接，CPU向其中发送渲染命令，GPU接收并执行对应的渲染命令，过多的DrawCall会造成CPU的性能瓶颈：大量时间消耗在DrawCall准备工作上。很显然的一个优化方向就是：尽量把小的DrawCall合并到一个大的DrawCall中，这就是批处理的思想，也就是GPU Instancing主要做的事情；
但要注意不要过于消耗GPU，在开发游戏过程中随着PBR、图像后处理的大量使用会导致GPU端的压力越来越大，甚至影响到了CPU端的Draw Call无法正常传输。可以说，主线程等待时间的体现方式因芯片的不同、具体使用情况的不同和引擎版本的不同，可谓是五花八门，在这里不一一进行说明，但归根原因主要还是GPU压力过大；
2.注意控制GC触发频率很
随着MMORPG游戏越来越重度化，GC平均耗时在逐步上升，也会造成卡顿，大量的GameObject在频繁实例化和Destroy会造成很大的性能开销；
3.Shader.Parse
这里给出一些建议，
1）Shader在游戏运行过程中是否存在冗余情况，即重复加载的情况；
2）是否有自定义的Shader资源放入到Always Included中，如有，请尽量去除；
3）移动端上Standard Shader的使用是否确实有必要。没有必要，则详细检测并删除。
4.动画模块
大量动画的产生会产生严重的开销，unity引擎可以考虑使用GPU Skinning的方式进行优化，这种方式对于实现场景中的大量同种怪物非常有效，可以减少很多开销。其核心其实也是合批的思想；
5.粒子系统
这里建议尽可能将粒子使用数量峰值控制在600以下（低端设备）和1000以下（中高端设备），
可以检查下
1）粒子系统（特别是技能特效）的配置文件是否过量；
2）特效中是否含有长久不用的粒子系统。

以上是结合Perfdog的测试报告针对在游戏开发中CPU优化的一些常用手段，相信可以带来一些启发，大家可以根据自己的项目实际情况做参考；减少CPU的消耗，降低CPU的温度。