🚀 High-Performance Distributed IM System (基于微服务的分布式即时通讯系统)

一个基于 C++17 和 Boost.Asio 实现的高性能分布式 IM 后端。 采用 Reactor 模型与 gRPC 微服务架构，设计了全异步数据库连接池与应用层可靠传输协议。 实测性能：单机支持 20,000+ 并发长连接，峰值吞吐量 5,000+ QPS。

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📚 目录

• 核心特性
• 系统架构与目录说明
• 性能压测报告
• 技术难点复盘
• 构建与运行

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✨ 核心特性 (Features)

• 底层网络封装：基于 Linux Epoll + Boost.Asio 封装，采用 One Loop Per Thread 线程模型，最大化多核利用率。
• 分布式架构：
  • 网关服务 (GateServer)：处理 TCP 长连接接入与负载均衡。
  • 业务服务 (ChatServer 集群)：分布式部署，处理消息转发与存储逻辑。
  • 状态服务 (StatusServer)：通过 gRPC 维护全局用户在线状态与 Session 路由。
  • 异构服务 (VerifyServer)：引入 Node.js 生态处理邮件/验证码等 IO 密集型任务。
• 深度稳定性优化：
  • 异步 DB 连接池：设计支持超时熔断与自动重连的 MySQL 连接池，消除同步阻塞。
  • 协议设计：自定义 Header+Body 双阶段读取协议，彻底解决 TCP 粘包/半包问题。
  • RAII 管理：利用 std::shared_ptr 与 weak_ptr 锁定回调中的对象生命周期，防止 CoreDump。

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📂 系统架构与目录说明 (Structure)

本项目采用微服务拆分，主要包含以下模块：

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├── ChatServer       // [核心] 业务逻辑服务节点 1 (C++, Asio, MySQL)
├── ChatServer2      // [扩展] 业务逻辑服务节点 2 (用于模拟分布式集群部署)
├── GateServer       // [网关] 负载均衡与连接分发 (C++, Asio)
├── StatusServer     // [状态] 全局路由与状态管理 (C++, gRPC)
├── VerifyServer     // [验证] 验证码/邮件服务 (Node.js 异构微服务)
├── ChatClient       // [客户端] 基于 Qt 编写的桌面端聊天界面
├── docs             // [文档] 技术难点复盘与 Bug 修复报告
├── tests            // [测试] Python 自动化压测脚本
├── CMakeLists.txt   // 全局构建脚本
└── README.md        // 项目说明文档

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📊 性能压测报告 (Benchmark)

1. 测试环境

• 环境: Ubuntu 22.04 LTS (VMware), 2 Cores, 10GB RAM
• 内核优化: ulimit -n = 1,048,576

2. 核心数据

• 并发连接数: 20,000+ (连接成功率 100%)
• 峰值 QPS: 4,923 msg/s (单节点处理能力)
• 稳定性: 30分钟满载压测，无崩溃，无内存泄漏。

3. 详细测试记录 (Test Logs)

ID	阶段	并发数	持续时间	成功/失败	总消息数	QPS (msg/s)	备注
T0	修复前	1000	120s	1000 / 0	193k	1,601	发生 DB 连接池阻塞 Crash
T1	修复后	1000	120s	1000 / 0	593k	4,923	峰值吞吐量测试
T3	修复后	2000	120s	2000 / 0	375k	3,116	并发翻倍测试
T6	修复后	2000	1800s	2000 / 0	6.7M+	3,771	30分钟长稳测试 (Stable)

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🛠️ 技术难点复盘 (Troubleshooting)

针对高并发场景下遇到的 MySQL 连接池死锁 与 性能抖动 问题，进行了深度排查并输出修复报告。

👉 点击阅读：MySQL 连接池严重逻辑缺陷修复报告 (P0级故障复盘)

• 问题根因：同步锁竞争导致 Reactor 线程被数据库 IO 阻塞，且缺乏连接探活机制导致“毒丸效应”。
• 解决方案：重构为全异步任务队列模型，引入 wait_for 超时机制与 ConnectionGuard (RAII) 自动管理。

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🔨 构建与运行 (Build)

前置依赖

• CMake >= 3.10
• Boost >= 1.70
• MySQL Connector/C++
• Protobuf & gRPC
• Qt5 (仅客户端需要)

编译服务端

mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4

启动集群

# 启动顺序建议：
./StatusServer
./GateServer
./ChatServer
./ChatServer2  # 启动第二个业务节点