面试题：网络编程之libevent复杂场景下TCP连接处理

Question

假设你正在开发一个基于libevent的高并发聊天服务器，在这个场景下，既要处理大量用户的TCP连接，又要保证消息的实时性和可靠性。请描述整体架构设计，并详细说明如何利用libevent处理连接管理、消息分发和异常处理等关键环节。

Answer 1

整体架构设计

1. 网络层：负责监听客户端的TCP连接请求。使用libevent的evconnlistener来监听指定端口，当有新连接到来时，evconnlistener会触发相应的回调函数。
2. 连接管理模块：维护所有客户端的连接信息。可以使用一个数据结构（如链表或哈希表）来存储每个连接对应的event_base、bufferevent等相关信息。
3. 消息分发模块：接收来自客户端的消息，并将其分发给相应的处理逻辑。可以根据消息的类型（如聊天消息、用户登录消息等）来进行分发。
4. 业务逻辑处理模块：处理具体的业务逻辑，如用户认证、消息存储、消息转发等。
5. 异常处理模块：处理连接异常、消息格式错误等各种异常情况。

利用libevent处理关键环节

连接管理

1. 监听新连接：

   struct event_base *base = event_base_new();
   struct evconnlistener *listener = evconnlistener_new_bind(
       base,
       accept_conn_cb, // 新连接到来的回调函数
       (void *)base,
       LEV_OPT_REUSEABLE|LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE,
       10,
       evutil_make_sockaddr("0.0.0.0", 12345)
   );
   

2. 处理新连接：

   static void accept_conn_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd, struct sockaddr *sa, int socklen, void *user_data) {
       struct event_base *base = (struct event_base *)user_data;
       struct bufferevent *bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);
       bufferevent_setcb(bev, read_cb, NULL, error_cb, NULL);
       bufferevent_enable(bev, EV_READ|EV_WRITE);
   }
   

3. 维护连接状态：将每个连接对应的bufferevent等信息存储在连接管理模块的数据结构中，以便后续进行消息发送、连接关闭等操作。

消息分发

1. 读取消息：

   static void read_cb(struct bufferevent *bev, void *ctx) {
       char buf[1024];
       size_t len = bufferevent_read(bev, buf, sizeof(buf));
       if (len > 0) {
           buf[len] = '\0';
           // 解析消息类型，进行分发
           // 例如：
           if (strncmp(buf, "LOGIN", 5) == 0) {
               handle_login(bev, buf + 5);
           } else if (strncmp(buf, "CHAT", 4) == 0) {
               handle_chat(bev, buf + 4);
           }
       }
   }
   

2. 分发到业务逻辑：根据消息类型调用相应的业务逻辑处理函数，如handle_login、handle_chat等。这些函数负责具体的业务处理，如用户认证、消息转发等。

异常处理

1. 连接异常：

   static void error_cb(struct bufferevent *bev, short what, void *ctx) {
       if (what & (BEV_EVENT_EOF|BEV_EVENT_ERROR)) {
           // 连接关闭或发生错误，从连接管理模块中移除该连接
           // 例如：
           remove_connection(bev);
           bufferevent_free(bev);
       }
   }
   

2. 消息格式错误：在消息解析过程中，如果发现消息格式不符合预期，向客户端发送错误消息，并关闭连接。例如：

   void handle_invalid_message(struct bufferevent *bev) {
       bufferevent_write(bev, "ERROR: INVALID MESSAGE FORMAT", 26);
       bufferevent_free(bev);
   }