面试题：网络编程中libevent bufferevent深度优化与拓展问题

算法思路

连接恢复机制
- 心跳检测：通过定时发送心跳包来检测连接状态。当客户端和服务端一段时间内没有数据交互时，发送心跳包。如果在规定时间内没有收到心跳响应，则判定连接可能出现问题。
- 重连策略：当检测到连接断开时，采用指数退避算法进行重连。初始重连间隔设为一个较小值（如1秒），每次重连失败后，重连间隔翻倍，以避免短时间内大量无效重连对系统资源的消耗。
负载均衡机制
- 静态负载均衡：在服务启动时，预先配置好各个节点的权重。例如，根据节点的硬件资源（CPU、内存等）分配不同的权重。
- 动态负载均衡：通过监控各个节点的实时负载情况（如CPU使用率、连接数等），动态调整节点的权重。采用加权轮询算法，根据节点的权重来分配客户端请求，权重越高的节点被分配到请求的概率越大。

代码示例

以下是一个简单的基于libevent的bufferevent模块的代码示例，展示连接恢复与负载均衡机制的基本实现。

#include <event2/bufferevent.h>
#include <event2/buffer.h>
#include <event2/listener.h>
#include <event2/util.h>
#include <event2/event.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

// 定义节点结构体
typedef struct Node {
    char* ip;
    int port;
    int weight;
    int currentLoad;
} Node;

// 定义全局变量
Node nodes[] = {
    {"127.0.0.1", 8080, 2, 0},
    {"127.0.0.1", 8081, 1, 0}
};
const int nodeCount = sizeof(nodes) / sizeof(nodes[0]);
int currentNodeIndex = 0;

// 心跳检测定时器回调函数
void heartbeat_cb(evutil_socket_t fd, short event, void* arg) {
    struct bufferevent* bev = (struct bufferevent*)arg;
    bufferevent_write(bev, "HEARTBEAT", 8);
    struct event* heartbeat_event = (struct event*)arg;
    evtimer_add(heartbeat_event, NULL);
}

// 连接断开回调函数
void disconnect_cb(struct bufferevent* bev, short events, void* ctx) {
    if (events & BEV_EVENT_EOF) {
        printf("Connection closed cleanly\n");
    } else if (events & BEV_EVENT_ERROR) {
        printf("Error on connection: %s\n", strerror(errno));
    }
    // 指数退避重连
    static int reconnect_interval = 1;
    printf("Reconnecting in %d seconds...\n", reconnect_interval);
    sleep(reconnect_interval);
    reconnect_interval *= 2;
    // 这里省略实际的重连代码，需要重新创建bufferevent连接到节点
}

// 负载均衡获取节点函数
Node* getNextNode() {
    int totalWeight = 0;
    for (int i = 0; i < nodeCount; ++i) {
        totalWeight += nodes[i].weight;
    }
    int selectedWeight = rand() % totalWeight;
    int sumWeight = 0;
    for (int i = 0; i < nodeCount; ++i) {
        sumWeight += nodes[i].weight;
        if (selectedWeight < sumWeight) {
            return &nodes[i];
        }
    }
    return &nodes[0];
}

// 客户端连接成功回调函数
void client_connect_cb(struct bufferevent* bev, void* ctx) {
    // 负载均衡选择节点
    Node* node = getNextNode();
    // 这里省略实际连接到选择节点的代码，创建到节点的bufferevent
    // 启动心跳检测
    struct event_base* base = bufferevent_get_base(bev);
    struct event* heartbeat_event = evtimer_new(base, heartbeat_cb, (void*)bev);
    struct timeval heartbeat_interval = {5, 0}; // 5秒心跳间隔
    evtimer_add(heartbeat_event, &heartbeat_interval);
    // 设置连接断开回调
    bufferevent_setcb(bev, NULL, NULL, disconnect_cb, NULL);
    bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_WRITE);
}

int main(int argc, char** argv) {
    struct event_base* base;
    struct evconnlistener* listener;
    struct sockaddr_in sin;

    base = event_base_new();
    if (!base) {
        perror("Could not initialize libevent");
        return 1;
    }

    memset(&sin, 0, sizeof(sin));
    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_addr.s_addr = 0;
    sin.sin_port = htons(9090);

    listener = evconnlistener_new_bind(base, client_connect_cb, (void*)base,
                                       LEV_OPT_REUSEABLE|LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE, -1,
                                       (struct sockaddr*)&sin,
                                       sizeof(sin));
    if (!listener) {
        perror("Could not create a listener");
        event_base_free(base);
        return 1;
    }

    event_base_dispatch(base);

    evconnlistener_free(listener);
    event_base_free(base);

    return 0;
}

以上代码只是一个简单示例，实际应用中需要更完善的错误处理、资源管理以及对节点状态的准确监控等。连接恢复机制通过心跳检测和指数退避重连实现，负载均衡机制通过简单的加权随机算法实现。

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