MyWebServer - 基于C++20协程的高性能Web服务器

项目概述

MyWebServer 是一个使用现代C++技术构建的高性能Web服务器，支持HTTP和WebSocket协议，并采用协程实现高并发处理。该项目实现了一个完整的聊天应用演示，包括用户认证、消息存储和实时通信功能。

特色与优点

技术特色

1. 现代C++协程技术

   • 基于C++20协程特性实现非阻塞IO和高并发处理
   • 无需复杂的回调函数链，代码逻辑更加清晰直观
   • 协程调度器自动管理任务生命周期，降低内存泄漏风险

2. 多协议支持

   • 完整实现HTTP/1.1协议，支持常见HTTP方法
   • 完整实现WebSocket协议，支持实时双向通信
   • 可扩展的协议注册机制，便于添加新协议支持

3. 跨平台兼容性

   • 统一的平台抽象层，兼容Windows和Unix/Linux系统
   • 自动处理不同平台的网络API差异
   • 标准化错误处理机制

4. 高性能网络处理

   • 非阻塞IO操作，提高并发性能
   • 智能缓冲区管理，高效处理大数据量传输
   • 采用协程实现的事件循环，减少线程切换开销

功能特色

1. 即时聊天应用示例

   • 完整的用户注册和登录功能
   • 基于WebSocket的实时消息推送
   • 聊天历史记录持久化存储

2. 完善的会话管理

   • 基于Cookie的会话跟踪
   • 会话超时自动处理
   • 安全的认证机制

3. 静态资源服务

   • 自动识别MIME类型
   • 高效的文件缓存机制
   • 支持多种格式的静态文件

技术栈

• 语言: C++20
• 数据库: MySQL
• 构建系统: CMake
• 依赖库: OpenSSL (用于WebSocket安全握手)

架构设计

MyWebServer采用模块化设计，主要组件包括：

1. 协程管理器 (Co_Manager)

   • 负责协程的创建、调度和销毁
   • 提供统一的事件循环管理

2. 协议处理层

   • HttpServerUtil：处理HTTP请求解析和响应
   • WebSocketUtil：处理WebSocket帧解析和生成
   • 可扩展的协议注册机制

3. 网络抽象层

   • SocketFile：封装底层socket操作
   • 平台无关的网络API

4. 数据持久化

   • MySQL数据库接口
   • 用户数据和消息存储

使用示例

启动HTTP和WebSocket服务器

#include "http.h"
#include "webSocketFile.h"

int main() {
    // 创建HTTP服务器实例
    HttpServer server;
    
    // 注册HTTP路由处理
    server.addCallbackFormat(
        Format{"/", Format::Type::same},
        [](serverFile& file) {
            file.write(HttpResponse::formLocalFile("index.html"));
        });
    
    // 注册WebSocket连接处理
    server.addCallbackFormat(
        Format{"/ws", Format::Type::same},
        [](serverFile& file) {
            if (WebSocketUtil::shouldbeUpdataToWS(file)) {
                file.write(WebSocketUtil::makeWebSocketHandshake(file));
                file.upgradeProtocol(Protocol::WebSocket);
            }
        });
    
    // 启动服务器
    Co_Start_Manager::getInstance().getManager().add(server);
    Co_Start_Manager::getInstance().start();
    
    return 0;
}

处理WebSocket消息

// WebSocket消息处理
server.addCallbackFormat(
    Format{"/wsconnect", Format::Type::same},
    [](serverFile& socketfile) {
        if (socketfile.getAgreementType() == Protocol::WebSocket) {
            auto message = socketfile.getContent()["message"];
            if (!message.empty()) {
                // 处理接收到的消息
                std::cout << "收到消息: " << message << std::endl;
                
                // 发送响应
                socketfile.write(std::string(
                    WebSocketResponse::text("服务器已接收您的消息")
                ));
            }
        }
    });

性能优势

1. 低内存占用

   • 协程相比线程有更低的内存占用
   • 高效的缓冲区管理减少内存复制

2. 高并发处理能力

   • 非阻塞IO结合协程实现真正的异步处理
   • 能够处理数千级别的并发连接

3. 快速响应

   • 事件驱动模型确保请求快速得到处理
   • 协程调度器优化任务执行顺序

未来发展方向

1. 实现HTTPS和WSS (WebSocket Secure) 支持
2. 添加HTTP/2协议支持
3. 增强数据库连接池管理
4. 实现更完善的路由系统

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MyWebServer 是一个不断发展的项目，欢迎贡献代码和提出建议。