ngzz-mc/internal/save/region.go

// Package save 世界存档：level.dat + region 文件 + zstd + CRC32（存档格式.md）。
//
// 策略（存档与持久化.md）：diff-only（只存玩家改动的区块）、写临时文件原子替换、
// 卸载/定时写盘、先备份后迁移。
package save

import (
	"bytes"
	"encoding/binary"
	"fmt"
	"hash/crc32"
	"io"
	"os"
	"path/filepath"
	"time"

	"github.com/klauspost/compress/zstd"
)

// 区块序列化格式常量（存档格式.md §4–§5）。
const (
	magic      = "NYGC" // 年糕历险记 区块数据魔数
	chunkVer   = 1      // 区块序列化版本
	sectorSize = 4096   // 扇区 4KB
	regionSize = 32     // 每 region 32×32 区块（存档格式.md §3）
)

// crcTable CRC32 表（IEEE）。
var crcTable = crc32.MakeTable(crc32.IEEE)

// ---- Region 文件（存档格式.md §3）----

// Region 一个区域文件（r.<rx>.<rz>.mcr）。
type Region struct {
	rx, rz int32
	path   string

	// 头部：偏移表（1024×4B）与时间戳表（1024×4B），启动时读入内存
	offsets    [1024]uint32
	timestamps [1024]uint32
}

// sectorIndex 区块局部坐标 → 头部索引。
func sectorIndex(lx, lz int32) int {
	lx &= regionSize - 1
	lz &= regionSize - 1
	return int(lz)*regionSize + int(lx)
}

// OpenRegion 打开区域文件（不存在则视为空）。
func OpenRegion(dir string, rx, rz int32) (*Region, error) {
	r := &Region{rx: rx, rz: rz, path: filepath.Join(dir, fmt.Sprintf("r.%d.%d.mcr", rx, rz))}
	f, err := os.Open(r.path)
	if err != nil {
		if os.IsNotExist(err) {
			return r, nil // 空区域
		}
		return nil, fmt.Errorf("save.OpenRegion: %w", err)
	}
	defer f.Close()
	// 读头部：偏移表（4KB）+ 时间戳表（4KB）
	var buf [8192]byte
	if _, err := f.ReadAt(buf[:], 0); err != nil && err != io.EOF {
		return nil, fmt.Errorf("save.OpenRegion 头部: %w", err)
	}
	for i := 0; i < 1024; i++ {
		r.offsets[i] = binary.BigEndian.Uint32(buf[i*4:])
		r.timestamps[i] = binary.BigEndian.Uint32(buf[4096+i*4:])
	}
	return r, nil
}

// ReadChunk 读取区块压缩数据（含 CRC 校验，存档格式.md §5）。
func (r *Region) ReadChunk(cx, cz int32) ([]byte, bool, error) {
	idx := sectorIndex(cx-r.rx*regionSize, cz-r.rz*regionSize)
	off := r.offsets[idx]
	if off == 0 {
		return nil, false, nil // 未保存过
	}
	sector := off >> 8
	count := off & 0xFF
	if sector == 0 || count == 0 {
		return nil, false, nil
	}
	f, err := os.Open(r.path)
	if err != nil {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk: %w", err)
	}
	defer f.Close()
	raw := make([]byte, count*sectorSize)
	if _, err := f.ReadAt(raw, int64(sector)*sectorSize); err != nil {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk 读取扇区: %w", err)
	}
	length := binary.BigEndian.Uint32(raw[0:4])
	compType := raw[4]
	if 5+int(length) > len(raw) {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk: 记录长度越界")
	}
	data := raw[5 : 5+int(length)]
	wantCRC := binary.BigEndian.Uint32(raw[5+int(length):])
	if crc32.Checksum(data, crcTable) != wantCRC {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk: CRC 校验失败（区块 %d,%d）", cx, cz)
	}
	if compType == 0 {
		return data, true, nil
	}
	if compType != 2 {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk: 未知压缩类型 %d", compType)
	}
	out, err := zstdDecode(data)
	if err != nil {
		return nil, false, fmt.Errorf("save.ReadChunk 解压: %w", err)
	}
	return out, true, nil
}

// WriteChunk 写入区块压缩数据（写完整区域文件到临时文件再原子替换，存档格式.md §6）。
func (r *Region) WriteChunk(cx, cz int32, data []byte) error {
	idx := sectorIndex(cx-r.rx*regionSize, cz-r.rz*regionSize)
	comp, err := zstdEncode(data)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("save.WriteChunk 压缩: %w", err)
	}
	rec := make([]byte, 5+len(comp)+4)
	binary.BigEndian.PutUint32(rec[0:4], uint32(len(comp)))
	rec[4] = 2 // zstd
	copy(rec[5:], comp)
	binary.BigEndian.PutUint32(rec[5+len(comp):], crc32.Checksum(comp, crcTable))

	sectorCount := (len(rec) + sectorSize - 1) / sectorSize
	if sectorCount == 0 {
		sectorCount = 1
	}
	// 找空闲扇区（简单策略：追加到文件尾；头部 8KB 占 2 扇区，数据从扇区 2 起）
	fileSize := int64(0)
	if st, err := os.Stat(r.path); err == nil {
		fileSize = st.Size()
	}
	startSector := int(fileSize+sectorSize-1) / sectorSize
	if startSector < 2 {
		startSector = 2
	}

	// 构建完整新文件：头部 + 既有数据 + 新记录
	tmp, err := os.CreateTemp(filepath.Dir(r.path), "region.tmp.*")
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("save.WriteChunk 临时文件: %w", err)
	}
	tmpPath := tmp.Name()
	defer os.Remove(tmpPath)

	var head [8192]byte
	r.offsets[idx] = uint32(startSector<<8) | uint32(sectorCount)
	r.timestamps[idx] = uint32(nowUnix())
	for i := 0; i < 1024; i++ {
		binary.BigEndian.PutUint32(head[i*4:], r.offsets[i])
		binary.BigEndian.PutUint32(head[4096+i*4:], r.timestamps[i])
	}
	if _, err := tmp.Write(head[:]); err != nil {
		tmp.Close()
		return err
	}
	// 复制旧数据区
	if old, err := os.Open(r.path); err == nil {
		if _, err := io.Copy(tmp, old); err != nil {
			old.Close()
			tmp.Close()
			return err
		}
		old.Close()
	}
	// 追加新记录（对齐扇区）
	if _, err := tmp.Write(rec); err != nil {
		tmp.Close()
		return err
	}
	pad := sectorCount*sectorSize - len(rec)
	if pad > 0 {
		if _, err := tmp.Write(make([]byte, pad)); err != nil {
			tmp.Close()
			return err
		}
	}
	if err := tmp.Sync(); err != nil {
		tmp.Close()
		return err
	}
	if err := tmp.Close(); err != nil {
		return err
	}
	// 原子替换（存档格式.md §6：临时文件 → rename）
	if err := os.Rename(tmpPath, r.path); err != nil {
		return fmt.Errorf("save.WriteChunk 原子替换: %w", err)
	}
	return nil
}

// ---- 压缩工具 ----

func zstdEncode(b []byte) ([]byte, error) {
	var buf bytes.Buffer
	enc, err := zstd.NewWriter(&buf)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	if _, err := enc.Write(b); err != nil {
		return nil, err
	}
	if err := enc.Close(); err != nil {
		return nil, err
	}
	return buf.Bytes(), nil
}

func zstdDecode(b []byte) ([]byte, error) {
	dec, err := zstd.NewReader(bytes.NewReader(b))
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	defer dec.Close()
	return io.ReadAll(dec)
}

// nowUnix 当前 Unix 秒（时间戳表）。
func nowUnix() int64 { return time.Now().Unix() }