9.编写负载均衡模块|编写judge功能|postman进行调试(C++)

news/2025/2/27 10:22:30

编写负载均衡模块

代码整体结构

oj_control.hpp

// code: #include...
// input: ""
void Judge(const std::string &number, const std::string in_json, std::string *out_json)
{
	// 0. 根据题目编号，直接拿到对应的题目细节
	// 1. in_json进行反序列化，得到题目的id，得到用户提交源代码，input
	// 2. 重新拼接用户代码+测试用例代码，形成新的代码
	// 3. 选择负载最低的主机(差错处理)
	// 4. 然后发起http请求，得到结果
	// 5. 将结果赋值给out_json
}

建立一个配置文件
![[Pasted image 20250225145655.png]]

47.94.228.92:8082
47.94.228.92:8083
47.94.228.92:8084

oj_control.hpp

#pragma once
  
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <cassert>
  
#include "../comm/util.hpp"
#include "../comm/log.hpp"
#include "oj_model.hpp"
#include "oj_view.hpp"
  
namespace ns_control
{
    using namespace std;
    using namespace ns_log;
    using namespace ns_util;
    using namespace ns_model;
    using namespace ns_view;

  
    //提供服务的主机
    class Machine
    {
    public:
        std::string ip;  //编译服务的ip
        int port;        //编译服务的端口
        uint64_t load;   //编译服务的负载
        std::mutex *mtx; //mutex禁止拷贝，使用指针来完成
    public:
        Machine() : ip(""), port(0), load(0), mtx(nullptr)
        {}
        ~Machine()
        {}
    };
  
    const std::string service_machine = "./conf/service_machine.conf";
    //负载均衡模块
    class LoadBlance
    {
    private:
        //可以提供编译服务的所有主机
        // 每一台主机都有自己的下标，充当当前主机的id
        std::vector<Machine> machines;
        //所有在线的主机id
        std::vector<int> online;
        //所有离线的主机id
        std::vector<int> offline;
    public:
        LoadBlance()
        {
            assert(LoadConf());
        }
        ~LoadBlance()
        {}
    public:
        bool LoadConf(const std::string &machine_list)
        {
  
        }
        bool SmartChoice()
        {
  
        }
        void OfflineMachine()
        {

        }
        void OnlineMachine()
        {
        
        }
    };
}
编写负载均衡器代码
#pragma once
  
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <cassert>
  
#include "../comm/util.hpp"
#include "../comm/log.hpp"
#include "oj_model.hpp"
#include "oj_view.hpp"
  
namespace ns_control
{
    using namespace std;
    using namespace ns_log;
    using namespace ns_util;
    using namespace ns_model;
    using namespace ns_view;
  
    //提供服务的主机
    class Machine
    {
    public:
        std::string ip;  //编译服务的ip
        int port;        //编译服务的端口
        uint64_t load;   //编译服务的负载
        std::mutex *mtx; //mutex禁止拷贝，使用指针来完成
    public:
        Machine() : ip(""), port(0), load(0), mtx(nullptr)
        {}
        ~Machine()
        {}
  
    public:
        // 提升主机负载
        void IncLoad()
        {
            if (mtx) mtx->lock();
            ++load;
            if (mtx) mtx->unlock();
        }
        // 减少主机负载
        void DecLoad()
        {
            if (mtx) mtx->lock();
            --load;
            if (mtx) mtx->unlock();
        }
        // 获取主机负载,没有太大的意义，只是为了统一接口
        uint64_t Load()
        {
            uint64_t _load = 0;
            if (mtx) mtx->lock();
            _load = load;
            if (mtx) mtx->unlock();
  
            return _load;
        }
    };
  
    const std::string service_machine = "./conf/service_machine.conf";
    //负载均衡模块
    class LoadBlance
    {
    private:
        //可以提供编译服务的所有主机
        // 每一台主机都有自己的下标，充当当前主机的id
        std::vector<Machine> machines;
        //所有在线的主机id
        std::vector<int> online;
        //所有离线的主机id
        std::vector<int> offline;
        // 保证LoadBlance它的数据安全
        std::mutex mtx;
  
    public:
        LoadBlance()
        {
            assert(LoadConf());
            LOG(INFO) << "加载 " << service_machine << " 成功" << "\n";
        }
        ~LoadBlance()
        {}
    public:
        bool LoadConf(const std::string &machine_conf)
        {
            std::ifstream in(machine_conf);
            if (!in.is_open())
            {
                LOG(FATAL) << " 加载: " << machine_conf << " 失败" << "\n";
                return false;
            }
            std::string line;
            while (std::getline(in, line))
            {
                std::vector<std::string> tokens;
                StringUtil::SplitString(line, &tokens, ":");
                if (tokens.size() != 2)
                {
                    LOG(WARNING) << " 切分 " << line << " 失败" << "\n";
                    continue;
                }
                Machine m;
                m.ip = tokens[0];
                m.port = atoi(tokens[1].c_str());
                m.load = 0;
                m.mtx = new std::mutex();
  
                online.push_back(machines.size());
                machines.push_back(m);
            }
  
            in.close();
            return true;
        }
        // id: 输出型参数
        // m : 输出型参数
        bool SmartChoice()
        {
            // 1. 使用选择好的主机(更新该主机的负载)
            // 2. 我们需要可能离线该主机
            mtx.lock();
            // 负载均衡的算法
            // 1. 随机数+hash
            // 2. 轮询+hash
            int online_num = online.size();
            if (online_num == 0)
            {
                mtx.unlock();
                LOG(FATAL) << " 所有的后端编译主机已经离线, 请运维的同事尽快查看" << "\n";
                return false;
            }
            // 通过遍历的方式，找到所有负载最小的机器
            *id = online[0];
            *m = &machines[online[0]];
            uint64_t min_load = machines[online[0]].Load();
            for (int i = 1; i < online_num; i++)
            {
                uint64_t curr_load = machines[online[i]].Load();
                if (min_load > curr_load)
                {
                    min_load = curr_load;
                    *id = online[i];
                    *m = &machines[online[i]];
                }
            }
            mtx.unlock();
            return true;
        }
        void OfflineMachine()
        {
  
        }
        void OnlineMachine()
        {
  
        }
    };
编写judge功能
#pragma once
  
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <mutex>
#include <cassert>
#include <json/json.h>
  
#include "../comm/util.hpp"
#include "../comm/log.hpp"
#include "../comm/httplib.h"
#include "oj_model.hpp"
#include "oj_view.hpp"
  
namespace ns_control
{
    using namespace std;
    using namespace ns_log;
    using namespace ns_util;
    using namespace ns_model;
    using namespace ns_view;
    using namespace httplib;

  
    //提供服务的主机
    class Machine
    {
    public:
        std::string ip;  //编译服务的ip
        int port;        //编译服务的端口
        uint64_t load;   //编译服务的负载
        std::mutex *mtx; //mutex禁止拷贝，使用指针来完成
    public:
        Machine() : ip(""), port(0), load(0), mtx(nullptr)
        {}
        ~Machine()
        {}
  
    public:
        // 提升主机负载
        void IncLoad()
        {
            if (mtx) mtx->lock();
            ++load;
            if (mtx) mtx->unlock();
        }
        // 减少主机负载
        void DecLoad()
        {
            if (mtx) mtx->lock();
            --load;
            if (mtx) mtx->unlock();
        }
        void ResetLoad()
        {
            if(mtx) mtx->lock();
            load = 0;
            if(mtx) mtx->unlock();
        }
        // 获取主机负载,没有太大的意义，只是为了统一接口
        uint64_t Load()
        {
            uint64_t _load = 0;
            if (mtx) mtx->lock();
            _load = load;
            if (mtx) mtx->unlock();
  
            return _load;
        }
    };
  
    const std::string service_machine = "./conf/service_machine.conf";
    //负载均衡模块
    class LoadBlance
    {
    private:
        //可以提供编译服务的所有主机
        // 每一台主机都有自己的下标，充当当前主机的id
        std::vector<Machine> machines;
        //所有在线的主机id
        std::vector<int> online;
        //所有离线的主机id
        std::vector<int> offline;
        // 保证LoadBlance它的数据安全
        std::mutex mtx;
  
    public:
        LoadBlance()
        {
            assert(LoadConf());
            LOG(INFO) << "加载 " << service_machine << " 成功" << "\n";
        }
        ~LoadBlance()
        {}
    public:
        bool LoadConf(const std::string &machine_conf)
        {
            std::ifstream in(machine_conf);
            if (!in.is_open())
            {
                LOG(FATAL) << " 加载: " << machine_conf << " 失败" << "\n";
                return false;
            }
            std::string line;
            while (std::getline(in, line))
            {
                std::vector<std::string> tokens;
                StringUtil::SplitString(line, &tokens, ":");
                if (tokens.size() != 2)
                {
                    LOG(WARNING) << " 切分 " << line << " 失败" << "\n";
                    continue;
                }
                Machine m;
                m.ip = tokens[0];
                m.port = atoi(tokens[1].c_str());
                m.load = 0;
                m.mtx = new std::mutex();
  
                online.push_back(machines.size());
                machines.push_back(m);
            }
  
            in.close();
            return true;
        }
        // id: 输出型参数
        // m : 输出型参数
        bool SmartChoice()
        {
            // 1. 使用选择好的主机(更新该主机的负载)
            // 2. 我们需要可能离线该主机
            mtx.lock();
            // 负载均衡的算法
            // 1. 随机数+hash
            // 2. 轮询+hash
            int online_num = online.size();
            if (online_num == 0)
            {
                mtx.unlock();
                LOG(FATAL) << " 所有的后端编译主机已经离线, 请运维的同事尽快查看" << "\n";
                return false;
            }
            // 通过遍历的方式，找到所有负载最小的机器
            *id = online[0];
            *m = &machines[online[0]];
            uint64_t min_load = machines[online[0]].Load();
            for (int i = 1; i < online_num; i++)
            {
                uint64_t curr_load = machines[online[i]].Load();
                if (min_load > curr_load)
                {
                    min_load = curr_load;
                    *id = online[i];
                    *m = &machines[online[i]];
                }
            }
            mtx.unlock();
            return true;
        }
        void OfflineMachine(int which)
        {
            mtx.lock();
            for(auto iter = online.begin(); iter != online.end(); iter++)
            {
                if(*iter == which)
                {
                    machines[which].ResetLoad();
                    //要离线的主机已经找到啦
                    online.erase(iter);
                    offline.push_back(which);
                    break; //因为break的存在，所有我们暂时不考虑迭代器失效的问题
                }
            }
            mtx.unlock();
        }
        void OnlineMachine()
        {
            //我们统一上线，后面统一解决
            mtx.lock();
            online.insert(online.end(), offline.begin(), offline.end());
            offline.erase(offline.begin(), offline.end());
            mtx.unlock();
  
            LOG(INFO) << "所有的主机有上线啦!" << "\n";
        }
        //for test
        void ShowMachines()
        {
             mtx.lock();
             std::cout << "当前在线主机列表: ";
             for(auto &id : online)
             {
                 std::cout << id << " ";
             }
             std::cout << std::endl;
             std::cout << "当前离线主机列表: ";
             for(auto &id : offline)
             {
                 std::cout << id << " ";
             }
             std::cout << std::endl;
             mtx.unlock();
        }
    };
  
    class Control
    {
    private:
        Model model_; //提供后台数据
        View view_;   //提供网页渲染功能
        LoadBlance load_blance_; //核心负载均衡器
    public:
        Control()
        {}
        ~Control()
        {}
    public:
        //根据题目数据构建网页
        // html: 输出型参数
        bool AllQuestions(string *html)
        {
            bool ret = true;
            vector<struct Question> all;
            if (model_.GetAllQuestions(&all))
            {
                // 获取题目信息成功，将所有的题目数据构建成网页
                view_.AllExpandHtml(all, html);
            }
            else
            {
                *html = "获取题目失败, 形成题目列表失败";
                ret = false;
            }
            return ret;
        }
        bool Question(const string &number, string *html)
        {
            bool ret = true;
            struct Question q;
            if (model_.GetOneQuestion(number, &q))
            {
                // 获取指定题目信息成功，将所有的题目数据构建成网页
                view_.OneExpandHtml(q, html);
            }
            else
            {
                *html = "指定题目: " + number + " 不存在!";
                ret = false;
            }
            return ret;
        }
  
        // code: #include...
        // input: ""
        void Judge(const std::string &number, const std::string in_json, std::string *out_json)
        {
            // LOG(DEBUG) << in_json << " \nnumber:" << number << "\n";
            // 0. 根据题目编号，直接拿到对应的题目细节
            struct Question q;
            model_.GetOneQuestion(number, &q);
  
            // 1. in_json进行反序列化，得到题目的id，得到用户提交源代码，input
            Json::Reader reader;
            Json::Value in_value;
            reader.parse(in_json, in_value);
            std::string code = in_value["code"].asString();
  
            // 2. 重新拼接用户代码+测试用例代码，形成新的代码
            Json::Value compile_value;
            compile_value["input"] = in_value["input"].asString();
            compile_value["code"] = code + "\n" + q.tail;
            compile_value["cpu_limit"] = q.cpu_limit;
            compile_value["mem_limit"] = q.mem_limit;
            Json::FastWriter writer;
            std::string compile_string = writer.write(compile_value);
  
            // 3. 选择负载最低的主机(差错处理)
            // 规则: 一直选择，直到主机可用，否则，就是全部挂掉
            while(true)
            {
                int id = 0;
                Machine *m = nullptr;
                if(!load_blance_.SmartChoice(&id, &m))
                {
                    break;
                }
  
                // 4. 然后发起http请求，得到结果
                Client cli(m->ip, m->port);
                m->IncLoad();
                LOG(INFO) << " 选择主机成功, 主机id: " << id << " 详情: " << m->ip << ":" << m->port << " 当前主机的负载是: " << m->Load() << "\n";
                if(auto res = cli.Post("/compile_and_run", compile_string, "application/json;charset=utf-8"))
                {
                    // 5. 将结果赋值给out_json
                    if(res->status == 200)
                    {
                        *out_json = res->body;
                        m->DecLoad();
                        LOG(INFO) << "请求编译和运行服务成功..." << "\n";
                        break;
                    }
                    m->DecLoad();
                }
                else
                {
                    //请求失败
                    LOG(ERROR) << " 当前请求的主机id: " << id << " 详情: " << m->ip << ":" << m->port << " 可能已经离线"<< "\n";
                    load_blance_.OfflineMachine(id);
                    load_blance_.ShowMachines(); //仅仅是为了用来调试
                }
            }
        }
    };
}

postman_587">postman综合调试

oj_server.cc

#include <iostream>
#include "../comm/httplib.h"
#include "oj_control.hpp"
  
using namespace httplib;
using namespace ns_control;
  
int main()
{
    //用户请求的服务路由功能
    Server svr;
    Control ctrl;
  
    // 获取所有的题目列表
    svr.Get("/all_questions", [&ctrl](const Request &req, Response &resp){
        //返回一张包含有所有题目的html网页
        std::string html;
        ctrl.AllQuestions(&html);
        //用户看到的是什么呢？？网页数据 + 拼上了题目相关的数据
        resp.set_content(html, "text/html; charset=utf-8");
        //resp.set_content("这是所有题目的列表", "text/plain; charset=utf-8");
    });
  
    // 用户要根据题目编号，获取题目的内容
    // /question/100 -> 正则匹配
    // R"()", 原始字符串raw string,保持字符串内容的原貌，不用做相关的转义
    svr.Get(R"(/question/(\d+))", [&ctrl](const Request &req, Response &resp){
        std::string number = req.matches[1];
        std::string html;
        ctrl.Question(number, &html);
        resp.set_content(html, "text/html; charset=utf-8");
        //resp.set_content("这是指定的一道题：" + number, "text/plain; charset=utf-8");
    });
  
    // 用户提交代码，使用我们的判题功能(1. 每道题的测试用例 2. compile_and_run)
    svr.Post(R"(/judge/(\d+))", [&ctrl](const Request &req, Response &resp){
        std::string number = req.matches[1];
        std::string result_json;
        ctrl.Judge(number, req.body, &result_json);
        resp.set_content(result_json, "application/json;charset=utf-8");
        //resp.set_content("指定题目的判题: " + number, "text/plain; charset=utf-8");
    });
    svr.set_base_dir("./wwwroot");
    svr.listen("0.0.0.0", 8080);
    return 0;
}

makefile

oj_server:oj_server.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread -lctemplate -ljsoncpp
  
.PHONY:clean
clean:
    rm -f oj_server

将oj_server和compile_server都重新编译一下
启动三台服务器，运行8082，8083和8084
![[Pasted image 20250225182432.png]]

再运行oj_server
![[Pasted image 20250225182759.png]]

要给编译模块添加—D条件编译掉测试用例中的头文件incldue
compiler.hpp

#pragma once
  
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
  
#include "../comm/util.hpp"
#include "../comm/log.hpp"
  
// 只负责进行代码的编译
  
namespace ns_compiler
{
    // 引入路径拼接功能
    using namespace ns_util;
    using namespace ns_log;
  
    class Compiler
    {
    public:
        Compiler()
        {}
        ~Compiler()
        {}
        //返回值：编译成功：true，否则：false
        //输入参数：编译的文件名
        //file_name: 1234
        //1234 -> ./temp/1234.cpp
        //1234 -> ./temp/1234.exe
        //1234 -> ./temp/1234.stderr
        static bool Compile(const std::string &file_name)
        {
            pid_t pid = fork();
            if(pid < 0)
            {
                LOG(ERROR) << "内部错误，创建子进程失败" << "\n";
                return false;
            }
            else if (pid == 0)
            {
                umask(0);
                int _stderr = open(PathUtil::CompilerError(file_name).c_str(), O_CREAT | O_WRONLY, 0644);
                if(_stderr < 0){
                    LOG(WARNING) << "没有成功形成stderr文件" << "\n";
                    exit(1);
                }
                //重定向标准错误到_stderr
                dup2(_stderr, 2);
                //程序替换，并不影响进程的文件描述符表
                //子进程: 调用编译器，完成对代码的编译工作
                //g++ -o target src -std=c++11
                execlp("g++", "g++", "-o", PathUtil::Exe(file_name).c_str(),\
                PathUtil::Src(file_name).c_str(), "-D", "COMPILER_ONLINE","-std=c++11",  nullptr/*不要忘记*/);
                LOG(ERROR) << "启动编译器g++失败，可能是参数错误" << "\n";
                exit(2);
            }
            else{
                waitpid(pid, nullptr, 0);
                //编译是否成功,就看有没有形成对应的可执行程序
                if(FileUtil::IsFileExists(PathUtil::Exe(file_name))){
                    LOG(INFO) << PathUtil::Src(file_name) << " 编译成功!" << "\n";
                    return true;
                }
            }
            LOG(ERROR) << "编译失败，没有形成可执行程序" << "\n";
            return false;
        }
    };
}
postman_730">postman

![[Pasted image 20250225195050.png]]

输入地址http://47.94.228.92:8080/judge/2

{
    "code" : "#include <iostream>\n#include <vector>\n#include <algorithm>\nusing namespace std;\nclass Solution\n{\npublic:\nint Max(const vector<int> &v)\n{\nreturn 0;\n}\n};\n",
    "input" : ""
}

![[Pasted image 20250225200122.png]]

![[Pasted image 20250225200104.png]]

![[Pasted image 20250225200139.png]]


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