集群聊天服务器---muduo库的使用

使用 C++ 和 muduo 网络库来实现一个简单的聊天服务器和客户端。

服务器端：

class chatServer
{
public:
    // 初始化TcpServer
    chatServer(muduo::net::EventLoop *loop,
               const muduo::net::InetAddress &listenAddr)
        : _server(loop, listenAddr, "chatServer")
    {
        // 通过绑定器设置回调函数
        _server.setConnectionCallback(bind(&chatServer::onConnection, this, _1));
        _server.setMessageCallback(bind(&chatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

        // 设置EventLoop的线程个数
        _server.setThreadNum(10);
    }

    // 启动ChatServer服务
    void start()
    {
        _server.start();
    }

private:
    // TcpServer绑定的回调函数，当有新连接或连接中断时调用
    void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr &con);
    // TcpServer绑定的回调函数，当有新数据时调用
    void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr &con,
                   muduo::net::Buffer *buf,
                   muduo::Timestamp time);

private:
    muduo::net::TcpServer _server;
};

首先：构造函数中

        初始化TcpServer对象_server，传入EventLoop，监听地址和服务器名称

        设置连接和消息的回调函数，这些函数将在连接建立或者断开时调用，以及接受到新消息时调用

        设置Eventloop的线程数为10 使用10个线程来处理网络事件

而start（）方法 是为了启用TcpServer，开始监听和接受连接

其中私有成员：

        两个函数 分别是为了处理新连接或者连接断开的回调函数。一个是为了处理接收到的新消息的回调函数。

        私有成员的变量：_server：是TcpServer对象，是用来管理网络连接和事件。

客户端：

class chatClient
{
public:
    chatClient(muduo::net::EventLoop *loop,
               const muduo::net::InetAddress &addr)
        : _client(loop, addr, "chatClient")
    {
        // 设置客户端TCP连接回调接口
        _client.setConnectionCallback(bind(&chatClient::onConnection, this, _1));
        // 设置客户端接收数据回调接口
        _client.setMessageCallback(bind(&chatClient::onMessage, this, _1, _2, _3));
    }

    // 连接服务器
    void connect()
    {
        _client.connect();
    }

private:
    // TcpClient绑定回调函数，当连接或者断开服务器时调用
    void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr &con);
    // TcpClient绑定回调函数，当有数据接收时调用
    void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr &con,
                   muduo::net::Buffer *buf,
                   muduo::Timestamp time);

    muduo::net::TcpClient _client;
};

构造函数：

        初始化 TcpClient 对象 _client，传入 EventLoop、服务器地址和客户端名称。

        设置连接和消息的回调函数，这些函数将在连接建立或断开时调用，以及接收到新消息时调用。

        connect（）的作用是启动客户端连接到服务器。

私有成员：

   onConnection()：处理连接或断开服务器的回调函数。

   onMessage()：处理接收到的新消息的回调函数。

_client：TcpClient 对象，用于管理与服务器的连接和数据传输。

网络服务器编程常用模型

1. 方案1：accept + read/write

   这不是并发服务器。每个连接都需要一个独立的线程或进程来处理，不适合高并发场景。

2. 方案2：accept + fork - process-pre-connection

   适合并发连接数不大，计算任务工作量大于fork的开销的场景。服务器接受连接后，通过fork创建子进程来处理每个连接。

3. 方案3：accept + thread - thread-pre-connection

   比方案2的开销小了一点，但是并发造成线程堆积过多。服务器接受连接后，为每个连接创建一个线程来处理。

4. 方案4：muduo的网络设计：reactors in threads - one loop per thread

   一个main reactor负责accept连接，然后把连接分发到某个sub reactor（采用round-robin的方式来选择sub reactor），该连接的所有操作都在那个sub reactor所在的线程中完成。多个连接可能被分派到多个线程中，以充分利用CPU。Reactor poll的大小是固定的，根据CPU的数目确定。

5. 方案5：reactors in process - one loop pre process

   类似于Nginx服务器的网络模块设计，基于进程设计，采用多个Reactors充当I/O进程和工作进程，通过一把accept锁，完美解决多个Reactors的“惊群现象”。

muduo中的reactor模型

        Reactor模型是一种事件处理模式，用于处理并发的服务请求。它可以处理一个或多个输入源（one or more inputs），并通过服务处理器（Service Handler）将输入事件（Event）同步分发给相应的请求处理器（Request Handler）进行处理。

1. muduo网络库的模型

   • main Reactor负责监听新的连接请求，并将新用户连接分配给工作线程（工作线程中包含epoll）。

   • 工作线程使用epoll来处理已连接用户的读写事件。

   • 对于耗时的I/O操作（如传送文件、音视频），可以单独开辟线程来处理，以避免阻塞主线程。

2. 使用多个Reactors

   • mainReactor负责接受新的客户端连接，并将这些连接分发给subReactor。

   • 每个subReactor处理一部分客户端的读写、解码、计算、编码和发送操作。

void setConnectionCallback(const ConnectionCallback& cb)
{
    connectionCallback_ = cb;
}

/// Set message callback.
/// Not thread safe.
void setMessageCallback(const MessageCallback& cb)
{
    messageCallback_ = cb;
}

class ChatServer
{
public:
    ChatServer(EventLoop *loop,  // 事件循环
              const InetAddress &listenAddr,  // IP+Port
              const string &nameArg)  // 服务器的名字
        : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
    {
        // 给服务器注册用户连接的创建和断开回调
        _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));
        // 给服务器注册用户读写事件回调
    }

private:
    // 专门处理用户的连接创建和断开 epoll listenfd accept
    void onConnection(const TcpConnectionPtr&)
    {
    }

    TcpServer _server;  // #1
    EventLoop *_loop;  // #2 epoll
};

1. 构造函数：

   • ChatServer类接受一个EventLoop指针、一个InetAddress对象（包含IP地址和端口号）和一个服务器名称。

   • 使用这些参数初始化TcpServer对象_server和一个EventLoop指针_loop。并注册连接回调函数onConnection。

   • 注册连接回调函数onConnection，当有新连接或连接断开时调用。

2. 私有成员变量：

   • _server：TcpServer对象，用于管理网络连接和事件。

   • _loop：EventLoop指针，用于处理事件循环。