11、即時(shí)聊天程序設(shè)計(jì)

1、第十一章基于Linux即時(shí)聊天程序設(shè)計(jì)(練習(xí)題，僅供參考)主講人：歐忠良本章目標(biāo)作為L(zhǎng)inux高級(jí)階段一個(gè)練習(xí)，讓學(xué)員從實(shí)踐中掌握課程知識(shí)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)即時(shí)聊天工具的設(shè)計(jì)思路群聊的設(shè)計(jì)思路私聊的設(shè)計(jì)思路文件傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)思路安全的共享內(nèi)存管理方案功能需求技術(shù)平臺(tái)：運(yùn)行平臺(tái)：Linux開(kāi)發(fā)工具：vi/gcc/gdb/makefile軟件功能客戶端登陸群聊私聊文件傳輸*技術(shù)知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備掌握Linux編程工具gcc/gdb/makefile掌握Linux多進(jìn)程技術(shù)的使用掌握在System V下的IPC技術(shù)：信號(hào)、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等等掌握Linux下TCP SOCKET 編程技術(shù)程序框架客戶端說(shuō)明tty進(jìn)程從控

2、制終端獲取用戶的輸入，并以管道的形式傳遞給socket io進(jìn)程進(jìn)行發(fā)送Socket IO進(jìn)程負(fù)責(zé)讀入管道數(shù)據(jù)即得到用戶的輸入，并通過(guò)socket按照自定義協(xié)議發(fā)送。負(fù)責(zé)讀取socket，并分析和處理數(shù)據(jù)包，并顯示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，發(fā)送信號(hào)給tty進(jìn)程，讓其退出。服務(wù)器端說(shuō)明(1)監(jiān)聽(tīng)進(jìn)程以IO復(fù)用模型，創(chuàng)建服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)，等待客戶端連入；當(dāng)接收到客戶端的連接請(qǐng)求后，添加客戶信息clientinfo到共享內(nèi)存區(qū)，并fork一個(gè)socket io進(jìn)程負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)端口的讀寫(xiě)Socket IO進(jìn)程負(fù)責(zé)從socket中讀取數(shù)據(jù)包，并送到接收緩沖隊(duì)列中mqRecv（其中消息結(jié)構(gòu)messageType=g

3、etpid()）負(fù)責(zé)從mqSend緩沖消息隊(duì)列中，讀取messagetype=getpid()的消息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。服務(wù)器說(shuō)明(2)接收緩沖由消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，SOCKET IO進(jìn)程讀取到數(shù)據(jù)都送入這個(gè)隊(duì)列，處理進(jìn)程從該隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)處理發(fā)送緩沖由消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，處理進(jìn)程處理后要發(fā)送給各客戶端數(shù)據(jù)都送入這個(gè)隊(duì)列，SOCKET IO進(jìn)程從該隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)包按照自定義協(xié)議發(fā)送出去處理進(jìn)程根據(jù)包類型，進(jìn)行相關(guān)的處理客戶信息列表以共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)，詳見(jiàn)共享內(nèi)存管理方案和信息結(jié)構(gòu)自定義協(xié)議/數(shù)據(jù)包格式typedef struct data_packet unsigned char ucPack

4、Type; /0：群聊 1：私聊 2：登陸 3：在線列表包c(diǎn)har acLoginName10;/送出數(shù)據(jù)包的客戶端登錄名char acDstName10;/數(shù)據(jù)包送達(dá)的客戶端名char acData80;/聊天數(shù)據(jù)DATAPACKHEAD;/數(shù)據(jù)包說(shuō)明，當(dāng)ucPackType如下時(shí)：0：acDstName為空1：acDstName,acLoginName不能為空2： acDstName,acLoginName為空，acData為登錄名3： 服務(wù)器端的應(yīng)答包，acDstName,acLoginName為空acData的格式：loginname1;loginname2;接收/發(fā)送緩沖消息結(jié)構(gòu)ty

5、pedef struct mymessageunsigned long int nMessageType;DATAPACK stDP;說(shuō)明： 被送進(jìn)發(fā)送緩沖的消息：nMessageType等于socket io進(jìn)程ID，以便各個(gè)socket io進(jìn)程從發(fā)送緩沖中得到各自要發(fā)送的數(shù)據(jù)客戶端信息結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)struct stClientInfopid_t nClientPid;/負(fù)責(zé)讀寫(xiě)端口的進(jìn)程 char acLoginName30;/客戶端的登錄名共享內(nèi)存管理方案Stack方案先進(jìn)后出位圖索引bitmap方案第一塊內(nèi)存塊作為索引塊索引塊中每一位代表相應(yīng)位置內(nèi)存塊的狀態(tài)：“1”表示在用，“0”表示空

6、閑Hash管理方案詳細(xì)介紹注意：多進(jìn)程訪問(wèn)同步Hash管理方案struct stShmBlockint nBlockId; /塊編號(hào)void * pvBlockBp; /塊基址int nBlockSize; /塊大小sem_t semId; /控制該block的信號(hào)量unsigned char status; /該block的狀態(tài)void *apBlockMAX_SIZE共享內(nèi)存管理封裝(1)int SHM_create(int nMemSize);功能：向Linux內(nèi)核申請(qǐng)一片共享內(nèi)存區(qū)參數(shù)：nMemSize共享內(nèi)存大小返回值：0表示成功，且返回semid;0：寫(xiě)入成功的字節(jié)數(shù)；-1：寫(xiě)入失

7、敗共享內(nèi)存管理封裝(2)int SHM_read(shm_t shmid,void *pvUserData,int nDataLen);功能：從共享內(nèi)存中讀取一塊數(shù)據(jù)到用戶空間來(lái)參數(shù)：shmid共享內(nèi)存塊; pvUserData用來(lái)存放數(shù)據(jù)的區(qū)域; nDataLen讀取長(zhǎng)度返回值：0:讀取的字節(jié)數(shù)；0：失敗void SHM_destroy(shm_t shmid);功能：釋放共享內(nèi)存區(qū)參數(shù)：shmid共享內(nèi)存塊返回值：無(wú)登陸流程群聊流程設(shè)計(jì)私聊設(shè)計(jì)流程大并發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信程序高并發(fā)解決方案高負(fù)載時(shí)性能解決方案系統(tǒng)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)安全性交易可靠性高并發(fā)/接入1、借助Linux2.6內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的框架Epoll等

8、2、通過(guò)多進(jìn)程技術(shù)突破Linux單進(jìn)程內(nèi)1024個(gè)文件描述符的限制高負(fù)載/性能良好的程序框架進(jìn)程改成線程來(lái)處理socket io線程可以根據(jù)并發(fā)io情況，啟動(dòng)相應(yīng)數(shù)量的IO線程來(lái)讀寫(xiě)處理線程可以根據(jù)接收緩沖的未處理數(shù)，來(lái)啟動(dòng)相應(yīng)數(shù)量的處理線程來(lái)處理引入線程池的機(jī)制引入高性能的內(nèi)存管理方案重新封裝SOCKET，成庫(kù)后以便于后面項(xiàng)目使用數(shù)據(jù)安全網(wǎng)絡(luò)安全存儲(chǔ)安全傳輸安全將目前固定長(zhǎng)度包改成可變長(zhǎng)度數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，引入包頭包體機(jī)制，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬使用加入數(shù)據(jù)包驗(yàn)證或關(guān)鍵字段加密的機(jī)制交易可靠性交易時(shí)要保證一應(yīng)一答（有請(qǐng)求必有應(yīng)答），應(yīng)考慮如下的情況： T發(fā)送成功，但S未收到T發(fā)送成功，S收到，但E超時(shí)或未返回T發(fā)送成功，S收到，交易返回，但此時(shí)線路中斷T發(fā)送成功，S收到，交易返回，應(yīng)答成功，但T未收到.還需考慮的異