集群聊天系统
项目简介：该项目基于 C/S 架构实现的聊天系统，包括注册、登录、一对一/群组聊天、好友管理、群组创建等功能。通过数据、 业务、网络模块的解耦，采用 Json 格式传输数据。服务器集群使用 Nginx 进行负载均衡，借助 Redis 发布-订阅实现服务器间通信。该聊天系统实现了稳定、高效、灵活的通信聊天。
技术选型：Json、Muduo、Nginx、Redis、MySqL、CMake 等。
任务职责：
⚫ 使用 Json 序列化和反序列化将复杂结构数据转化为字符串，便于客户端和服务端的数据传输，提升系统的互操作性。
⚫ 使用 Muduo 网络框架实现高性能的网络通信、多线程处理、定时器管理等功能，构建稳定、高效的聊天系统。
⚫ 使用 Nginx 源码编译安装并进行环境部署，配置 TCP 负载均衡，实现将传入的 TCP 连接分发，提高系统的负载能力。
⚫ 使用基于发布-订阅的服务器中间件，实现 Redis 消息队列处理实时消息的发布、订阅和分发，增强系统实时通信能力。
效果展示：
上图创建了两台服务端程序，一个工作在6000端口，一个工作在6002端口，每新增一台服务端程序，需要将服务端程序的IP地址和端口写入nginx：stream中进行配置。
user
Offlinemsg
Allgroup
Groupuser
Friend
每张表的用途如下：
User表：设置userid作为表主键，通过主键，可以存储用户的name,密码password，state用来存放User在线信息。
Friend表：是一个存放用户id 和 friended 的表，这个表是将userid和friendid设置为联合主键。因为朋友之间的关系组合是唯一的。
Offlinemsg表：Userid，就是哪个用户是否有离线信息，这里不设置为主键（即不唯一），让message可以存在多条。
Allgroup表：Id:为群组id，唯一表示，用于给groupuser表的用户组进行管理。groupname：群组名称Groipdesc:描述群主
Groupuser表：Groupid 是群主id 的联合查询，下面接着是userid,grouprole为角色。用于查找userid转发给groupid中的所有userid。
安装cmake(apt install cmake , apt install g++)
Cmake工程建立：
CMaleLists.txt { #设置最小版本
#设置编译选项
#设置工程目录
#设置可执行文件路径（输出的）
#设置头文件搜索路径
#设置子文件目录
}
建立工程： bin(存放可执行程序)
build(存放编译过程文件)
include
src(资源文件)
thirdparty
CMakeLsits.txt
#include "json.hpp"
using json = nlohmann::json;
json js ; //生成js对象
js[“{key}”] = {“value”} js对象加入键值对
js.dump() js序列化成字符串
反序列化
Json js ;
Js = json::parse({对象 js.dump()});
通过键来查值
Js[“key”]返回value;
网络模块完成的任务就是使用muduo建立client 和 serverd端的链接，并能通过发送和介绍js字符串。Client与Server建立连接后，Client序列化各种信息成js字符串。Server反序列化接受到的字符串成为各种信息，比如操作指令，用户id
安装muduo库网络通信框架 {
安装 boost库 sudo apt install libboost-all-dev
安装 muduo库 git clone https://github.com/chenshuo/muduo.git sudo apt install cmake g++（如果没有cmake 和g++的话） cd muduo mkdir build cd build cmake .. make make install（安装在全局） }
ChatServer.hpp { #include <muduo/net/TcpServer.h> #include <muduo/net/EventLoop.h> using namespace muduo; using namespace muduo::net; // 服务器类，基于muduo库开发 class ChatServer { public: // 初始化聊天服务器对象 ChatServer(EventLoop *loop, const InetAddress &listenAddr, const std::string &nameArg);
// 开启事件循环
void start();
private: // 连接相关信息的回调函数（新连接到来/旧连接断开） void onConnection(const TcpConnectionPtr &);
// 读写事件相关信息的回调函数
void onMessage(const TcpConnectionPtr &,
Buffer *,
Timestamp);
TcpServer _server;
EventLoop *_loop;
};
声明ChatServer对象，初始化时需要传给构造函数 Eventloop 对象，用于循环监听事件，还传入一个 listenAddress 对象用于绑定该服务器应用网络地址和端口；
在private:中 有 TcpServer _server;对象作为服务端接收端。事件循环其
并且在事件循环中，监听TcpConnectionPtr 一个智能指针的tcp socket链接，当监听到事件后，就建立tcp socket链接，将该事件分发给 worker线程，调用onMessage
{ String buf = buffer ->retrieveALLAsString();
Json js = json:parse(buf);
//将该指令传给 ChatService对象，调用相应的回调函数，用来对数据库的增删改查和好友聊天等。
} }
ChatServer.cpp { 实现 start() 构造函数初始化ChatServer对象->给TcpServer 对象复制，Server（loop,ip和端口，name） 监听事件setconnectioncall 回调事件 设置线程数量 }
ChatService.hpp -> ChatService.cpp
业务模块是一个单例模式对象。一个类一个实例化对象。整个进程从生到死只有一个业务对象，同一对数据模块（mysql）这部分共享管理，同一管理，反正发生数据读写混乱。
业务模块对象构造只有一次，该对象只针对js发过的msgid操作指令进行回调 { class ChatService { public: // ChatService 单例模式 // thread safe static ChatService* instance() { static ChatService service; return &service; }
// 登录业务
void loginHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 注册业务
void registerHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 一对一聊天业务
void oneChatHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 添加好友业务
void addFriendHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 获取对应消息的处理器
MsgHandler getHandler(int msgId);
// 创建群组业务
void createGroup(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 加入群组业务
void addGroup(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 群组聊天业务
void groupChat(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 处理客户端异常退出
void clientCloseExceptionHandler(const TcpConnectionPtr &conn);
// 服务端异常终止之后的操作
void reset();
//redis订阅消息触发的回调函数
void redis_subscribe_message_handler(int channel, string message);
private:
ChatService();
ChatService(const ChatService&) = delete;
ChatService& operator=(const ChatService&) = delete;
// 存储消息id和其对应的业务处理方法
std::unordered_map<int, MsgHandler> _msgHandlerMap;
// 存储在线用户的通信连接
std::unordered_map<int, TcpConnectionPtr> _userConnMap;
// 定义互斥锁
std::mutex _connMutex;
//redis操作对象
Redis _redis;
// 数据操作类对象
UserModel _userModel;
OfflineMsgModel _offlineMsgModel;
FriendModel _friendModel;
GroupModel _groupModel;
};
}
回调机制 { Msghandle = Function<void(TcpConnect,js& js,timesnap)>
Unordered_map<int,msghandle> map; //用来存放指令
ChatService.gethandle[int i]
{Auto it = _sghanlermap.find(msgid) return msghandle}
}
业务应用（服务端中的事情） { // 登录业务 void loginHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 注册业务
void registerHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 一对一聊天业务
void oneChatHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 添加好友业务
void addFriendHandler(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 获取对应消息的处理器
MsgHandler getHandler(int msgId);
// 创建群组业务
void createGroup(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 加入群组业务
void addGroup(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 群组聊天业务
void groupChat(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);
// 处理客户端异常退出
void clientCloseExceptionHandler(const TcpConnectionPtr &conn);
// 服务端异常终止之后的操作
void reset();
//redis订阅消息触发的回调函数
void redis_subscribe_message_handler(int channel, string message);
}
{ 登录业务： 判断是否在线，在线的话不允许登录。客户端与服务端建立TCP连接后，发送js字符串，其中包括操作指标msgid，通过回调器，调用login函数。使用一个类User ,记录User类的信息，更新User表。将该用户的userid更新在在线map中，并且将userid使用Redis订阅器订阅在channel为useid的频道上。 注册业务： 将js字符串解析，调用注册函数，将userid password 加入到user表
添加好友业务：
将js字符串解析，调用注册函数，将userid friendid加入到friend表,该表是联合主键，组合记录是唯一的，确保无重复的朋友关系。
一对一聊天业务： 查看对方是否在线，在线的话，通过用户在线的一个map,找到对放的TCP链接，然后转发信息给该用户。若是对方没在线，就将信息存放在离线信息表。表中有字段是userid和messages,当该用户再次上线时，会自动向该表提取信息，并删除离线信息。 }
{ 数据处理模块 定义了一个db操作类，各各种数据表进行处理。首先是初始化数据库，然后链接数据库，执行sql语句更新操作。 }
{ Nginx 安装sudo apt install nginx
配置nginx vim /etc/nginx/nginx.conf
stream{ upstream Myserver{
server 127.0.0.1:6000 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server 127.0.0.1:6002 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}
server{
proxy_connect_timeout 1s;
#proxy_timeout 3s;
listen 8000;
proxy_pass MyServer;
tcp_nodelay on;
}
}
将所有服务端程序加入到nginx负载均衡器上 }
{ 每个服务器程序将自己的userid订阅subscribe到Redis中，充当一个观察者身份；其他通道充当被观察者身份。如果其他通道在该通道上有消息Publish，观察者就会接收到相应的信息，实现服务器之间的通信（跨服务器通信）
Redis 发布订阅中间件
sudo apt install redis-server
将userid作为每一个通道，链接不同服务器，实现服务器之间的低耦合链接，提供一个高质量的多服务器程序通信。
}
小结：Resdis发布订阅器和nginx的Tcp负载均衡，这两个中间件是提升系统的并发能力的。将一台服务器上的链接压力分发到多台（Nginx负载均衡器），分发后实现服务器通信（Redis）.网络通信模块使用 Muduo库，自动监听连接IO事件（EVentloop），监听到的链接事件分发给worker（回调指令->业务模块），业务模块根据指令实现：注册，登录，下线，一对一聊天，创建/加入群/群聊，离线聊天->数据模块（db.h数据库连接与更新）。