面试题：网络编程中libev TCP服务器的复杂场景应对

设计思路

连接类型区分：
- 在接受新连接时，通过某种标识（如应用层协议头约定）区分短连接和长连接。例如，在TCP连接建立后，客户端发送的第一个数据包中，特定字段值为0表示短连接，为1表示长连接。
短连接处理：
- 事件驱动：利用libev的事件驱动机制，为短连接设置读事件。当有数据可读时，尽快读取并处理。处理完成后，立即关闭连接，释放资源。这样可以高效处理大量短连接，减少资源占用。
- 缓冲区管理：为每个短连接分配合适大小的缓冲区（根据业务需求，如常见HTTP请求大小设置为4KB），用于读取和处理数据。避免缓冲区过大造成资源浪费，过小导致数据截断。
长连接处理：
- 心跳机制：为长连接设置心跳机制。定期（如每隔30秒）向客户端发送心跳包，同时监听客户端的心跳回应。若在一定时间（如3次心跳周期）内未收到回应，则关闭连接，确保连接的有效性。可以使用libev的定时器事件来实现心跳定时。
- 状态管理：维护长连接的状态，如已认证、未认证等。根据不同状态处理接收到的数据，例如未认证状态下只处理认证相关消息，认证后处理业务消息。
可靠性：
- 数据完整性：对于短连接和长连接，在数据传输过程中，采用校验和（如CRC32）等方式确保数据完整性。在接收端对接收到的数据进行校验，若校验失败则要求重传（对于长连接适用，短连接由于其短暂性，可直接丢弃错误数据关闭连接）。
- 错误处理：在连接建立、数据读写过程中，对各种错误（如连接超时、读/写错误等）进行恰当处理。例如，连接超时可尝试重新连接一定次数（对于长连接），读/写错误则关闭连接并记录日志。
安全性：
- 认证授权：对于长连接，在连接建立后进行认证授权。可以采用用户名密码认证、令牌认证等方式。认证通过后，根据权限分配资源访问。
- 加密传输：使用加密算法（如TLS）对传输数据进行加密，尤其是对于长连接传输的敏感数据。可以借助OpenSSL等库结合libev实现加密传输。

实现要点

libev初始化：
```
#include <ev.h>
struct ev_loop *loop = ev_loop_new(0);
```
- 创建libev事件循环，根据实际情况选择合适的循环模式（这里0表示默认模式）。

TCP服务器创建：

使用socket、bind、listen等系统调用创建TCP监听套接字。

int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
listen(listen_fd, BACKLOG);

注意设置合适的监听端口（SERVER_PORT）和最大连接数（BACKLOG）。

连接接受与类型区分：

创建一个struct ev_io事件用于监听新连接。

struct ev_io accept_watcher;
ev_io_init(&accept_watcher, accept_cb, listen_fd, EV_READ);
ev_io_start(loop, &accept_watcher);

在accept_cb回调函数中接受新连接，并通过应用层协议区分短连接和长连接。

void accept_cb(struct ev_loop *loop, struct ev_io *w, int revents) {
    int client_fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);
    char type_buf[1];
    recv(client_fd, type_buf, 1, 0);
    if (type_buf[0] == 0) {
        // 短连接处理逻辑
    } else {
        // 长连接处理逻辑
    }
}

短连接事件处理：

为短连接创建struct ev_io读事件。

struct ev_io short_conn_watcher;
ev_io_init(&short_conn_watcher, short_conn_read_cb, client_fd, EV_READ);
ev_io_start(loop, &short_conn_watcher);

在short_conn_read_cb回调中读取并处理数据，处理完后关闭连接并停止事件。

void short_conn_read_cb(struct ev_loop *loop, struct ev_io *w, int revents) {
    char buf[SHORT_CONN_BUF_SIZE];
    int n = recv(w->fd, buf, SHORT_CONN_BUF_SIZE, 0);
    if (n > 0) {
        // 处理数据
    }
    close(w->fd);
    ev_io_stop(loop, w);
}

长连接事件处理：

为长连接创建struct ev_io读事件和struct ev_timer心跳定时器事件。

struct ev_io long_conn_watcher;
ev_io_init(&long_conn_watcher, long_conn_read_cb, client_fd, EV_READ);
ev_io_start(loop, &long_conn_watcher);
struct ev_timer heartbeat_timer;
ev_timer_init(&heartbeat_timer, heartbeat_cb, 30.0, 30.0);
ev_timer_start(loop, &heartbeat_timer);

在long_conn_read_cb中处理长连接数据，在heartbeat_cb中发送心跳包并处理心跳回应逻辑。

void long_conn_read_cb(struct ev_loop *loop, struct ev_io *w, int revents) {
    // 处理长连接数据
}
void heartbeat_cb(struct ev_loop *loop, struct ev_timer *w, int revents) {
    // 发送心跳包并处理回应逻辑
}

可靠性与安全性实现：
- 数据完整性校验：在发送和接收数据时，计算并验证校验和。例如，发送数据前计算CRC32校验和并附加在数据包末尾，接收端验证CRC32。
- 认证授权：在长连接处理逻辑中，在合适时机（如连接建立后首次数据交互）进行认证授权。
- 加密传输：使用OpenSSL库初始化TLS上下文，在连接建立后进行TLS握手，之后通过TLS加密读写函数进行数据传输。例如：
```
// 初始化OpenSSL
SSL_library_init();
OpenSSL_add_all_algorithms();
SSL_CTX *ctx = SSL_CTX_new(TLSv1_2_server_method());
// 加载证书和私钥
SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, "server.crt", SSL_FILETYPE_PEM);
SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, "server.key", SSL_FILETYPE_PEM);
// 在连接建立后进行TLS握手
SSL *ssl = SSL_new(ctx);
SSL_set_fd(ssl, client_fd);
SSL_connect(ssl);
```
- 在数据读写时使用SSL_read和SSL_write代替普通的recv和send函数。

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