Linux_Chat

项目描述

基于C++实现的Linux环境下的实时通讯聊天项目，目前支持的功能包括：

1. 注册
2. 登录
3. 私聊
4. 群聊
5. 记录用户状态实现免登录功能

本项目采用C/S架构，使用I/O多路服用技术epoll模型结合线程池实现的模拟Proactor模式来实现并发服务。MySQL用于存储用户的账号信息、Redis缓存记录用户的登录状态，并通过加入布隆过滤器减少了对于MySQL的查询数量，提供了并称性能。

项目环境

1. Ubuntu 20.04
2. g++
3. Mysql 5.7.16
4. redis 6.2.5
5. hiredis库

主要技术

1. C++技术、STL库容器和函数
2. 多线程结合线程池实现并发性
3. I/O多路服用（使用epoll的ET边缘触发）
4. TCP socket网络编程
5. MySQL数据库以及SQL语句
6. Redis数据库（Hash数据类型，设置键的过期时间）
7. 线程同步技术（互斥锁、自旋锁、信号量）
8. Makefile编译
9. git版本管理
10. 使用bitmap实现布隆过滤器

设计思路：

1. 用 Mysql 记录客户的账号和密码，注册和登录都要经过 Mysql
2. 使用 C/S 模型完成私聊和群聊功能，所有的请求和聊天记录都会经过服务器并转发，减轻客户端压力，客户端只维护和服务器的 TCP 连接
3. IO 多路复用 + 线程池：采用 epoll 的边缘触发 ET 模式，对所有的读事件感兴趣，主线程使用 epoll_wait 监听事件，若监测到某个 socket 上有读事件时将会接收数据，并封装成任务加入到任务队列中，通过信号量来唤醒线程池中的工作线程进行处理，线程池中的工作线程负责业务处理，同时 epoll 采用 EPOLLSHOT 模式，防止多个线程在同一 socket 上处理。
4. Redis 记录登录状态：用户登录时，如果验证成功，服务器会生成一个唯一的 session_id，将其插入到 Redis 缓存中（key 为 session_id，value 为 用户信息），并设置过期时间，同时 session_id 会被封装到登录状态回复信息中，客户端将作为 cookie 文件进行存储。如果用户在此期间再次登录，则会发送该 cookie，查询合法后会直接进入登录状态，实现记录登录状态免登录功能。
5. 布隆过滤器：服务器收到登录请求时，会先根据布隆过滤器来判断该用户名是否一定不存在，如果能够判断不存在就不会查询 MySQL 数据库，减小开销。

压力测试：

test_pressure/test_client.cpp 会根据接收到的参数，向服务器发起指定数量的并发连接，并在这些连接上对服务器发出登录请求，每次使用的用户名和密码都是从本地的 account.txt 文件中进行读取。

其中 test_pressure/add_user.cpp 实现向服务器数据库插入10000个用户，用于进行压力测试。

使用说明：

1. 需要部署 MySQL、Redis，以及安装对应的库，启动 Mysql、Redis 服务
2. 在数据库创建一个数据库叫 test_connect，再创一个表叫 user，表有两项 VARCHAR 类型属性：NAME 和 PASSWORD，将 NAME 设为主键
3. 修改 client.cpp 代码中的 ip 地址，更改为自己的服务器 ip 地址
4. 修改 mysql_connection.hpp 中数据库的账户信息
5. 执行 make
6. 用一个终端先运行 server
7. 再开另外一个或多个终端运行 client