# CloudComputeBookCode

**Repository Path**: fang-lianlian/cloud-compute-book-code

## Basic Information

- **Project Name**: CloudComputeBookCode
- **Description**: Code related to our first cloud computing book
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 147
- **Created**: 2026-03-18
- **Last Updated**: 2026-04-28

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# CloudComputeBookCode

面向云计算技术课程实践的代码仓库，涵盖网络编程、并发控制、分布式系统等多个核心主题。仓库包含完整的教学演示代码、学生实验任务以及多人对战游戏的核心实现。

## 仓库概览

本仓库围绕云计算技术课程的实践环节设计，以网络程序设计与多人交互式系统实现为核心，通过渐进式的实验体系帮助学生掌握关键概念。

- **`CourseCode/`** - 课程教学示例代码，包含完整可运行的演示程序
- **`Lab/`** - 学生实验任务，涵盖网络编程、并发控制、分布式系统
- **`warzone/`** - 多人对战游戏核心项目，提供 Go 和 C++ 两套完整实现

## 目录结构

```text
.
|-- CourseCode/              # 课程教学示例代码
|   |-- ch3/                 # 第3章：双雄对决演示实验
|   |-- ch4/                 # 第4章：英雄集结演示实验
|   |-- ch5/                 # 第5章：裂土封疆演示实验
|   `-- ch6/                 # 第6章：飞升入定演示实验
|
|-- Lab/                     # 学生实验任务
|   |-- Lab1/                # Lab1：网络编程（C/S架构双人对战）
|   |-- Lab2/                # Lab2：并发编程（Goroutine + 锁）
|   `-- Lab3/                # Lab3：分布式战场与多服协同
|
|-- warzone/                 # 多人对战游戏核心项目
|   |-- c++/                 # C++ 完整实现版本
|   `-- go/                  # Go 完整实现版本
|
`-- README.md                # 本文件
```

---

## CourseCode - 课程教学示例

### CourseCode/ch3 - 双雄对决演示实验

**主题**：网络编程基础、TCP通信、帧同步、权威服务器

本目录包含 7 个渐进式的可运行演示程序，完整展示从单机游戏到网络多人游戏的演进过程：

| 实验序号 | 实验名称 | 核心知识点 |
|---------|---------|-----------|
| 实验① | 单机游戏主循环 | Game Loop（输入→计算→渲染） |
| 实验② | TCP Socket 通信 | `net.Listen`、`net.Dial`、连接管理 |
| 实验③ | TCP 粘包与消息序列化 | 长度前缀+JSON、解决粘包/半包问题 |
| 实验④ | P2P 确定性帧同步 | Lockstep、DeterministicUpdate |
| 实验⑤ | C/S 并发连接管理 | `go handleClient()`、阻塞 vs 并发 |
| 实验⑤.1 | TCP 半开连接问题 | 僵尸玩家、超时非阻塞读取 |
| 实验⑥ | 权威服务器 | 服务端唯一真相、客户端只发输入+渲染 |
| 实验⑦ | 健壮网络通信库 | `ReliableConn`、超时机制、防粘包 |

**快速启动**：
```bash
cd CourseCode/ch3
go run ./cmd/exp1/loop              # 单机游戏
go run ./cmd/exp4/p2p_lockstep_host # P2P锁步
go run ./cmd/exp6/authoritative_server # 权威服务器
```

详细说明见 [CourseCode/ch3/README.md](CourseCode/ch3/README.md)

### CourseCode/ch4 - 英雄集结演示实验

**主题**：Go 并发编程、同步原语、性能优化、分层存储

本目录包含 6 个演示实验，涵盖并发编程的各个方面：

| 实验序号 | 实验名称 | 核心知识点 |
|---------|---------|-----------|
| 实验① | 突破单线程瓶颈 | 串行阻塞、Goroutine解耦、事件驱动 |
| 实验② | 临界区与数据竞争 | Race Condition、`sync.Mutex` |
| 实验③ | 告别忙等 | 忙等问题、`sync.Cond` |
| 实验④ | 锁的进阶技巧 | Channel信号量、超时锁、`sync.RWMutex` |
| 实验⑤ | 高并发性能榨取 | `sync.Pool`、对象复用、GC优化 |
| 实验⑥ | 游戏数据分层存储架构 | Redis、PostgreSQL、Write Through、Cache Aside |

**快速启动**：
```bash
cd CourseCode/ch4
go run ./cmd/exp2/right           # Mutex修复版
go run ./cmd/exp3/cond_wait      # Cond等待
go run ./cmd/exp4/rw_mutex        # 读写锁
```

详细说明见 [CourseCode/ch4/README.md](CourseCode/ch4/README.md)

### CourseCode/ch5 - 裂土封疆演示实验

**主题**：分布式系统基础、服务发现、负载均衡

（具体内容详见 [CourseCode/ch5/裂土封疆演示实验.md](CourseCode/ch5/裂土封疆演示实验.md)）

### CourseCode/ch6 - 飞升入定演示实验

**主题**：分布式一致性、CAP理论、故障容错

（具体内容详见 [CourseCode/ch6/飞升入定演示实验.md](CourseCode/ch6/飞升入定演示实验.md)）

---

## Lab - 学生实验任务

### Lab1 - 网络编程：双人对战游戏（C/S架构）

**总分**：20分

**实验目标**：
- 掌握 TCP 网络编程（`net.Listen`/`net.Dial`）
- 理解 JSON 序列化与消息收发
- 理解 C/S 架构（服务端权威模型）
- 实现基础游戏逻辑（移动、攻击）

**核心任务**：
- 建立TCP连接（服务端监听、客户端连接）
- 实现网络消息收发（JSON序列化）
- 实现游戏逻辑（坐标边界检查、攻击范围判断）

**运行方式**：
```bash
cd Lab1/student
go run ./cmd/server          # 启动服务器
go run ./cmd/client          # 启动客户端（另开终端）
```

详细说明见 [Lab/Lab1/README.md](Lab/Lab1/README.md)

### Lab2 - 并发编程：多人开放世界对战（Goroutine + 锁）

**总分**：20分

**前置要求**：已完成 Lab 1

**实验目标**：
- 理解 Goroutine（Go 的轻量级并发单元）
- 掌握 `sync.RWMutex`（读写锁）
- 识别并修复数据竞争
- 设计并发安全 API

**核心任务**：
- 实现并发安全的世界状态操作（`AddPlayer`、`RemovePlayer`、`MovePlayer`、`AttackPlayer`、`GetSnapshot`）
- 启动广播 Goroutine（定期推送世界快照）
- 为每个客户端连接启动独立 Goroutine
- 客户端接收 Goroutine（边按键边收网络消息）

**运行方式**：
```bash
cd Lab2/student
go run ./cmd/server          # 启动服务器
go run ./cmd/client          # 启动客户端（可多个）
```

数据竞争检测：
```bash
go run -race.race ./cmd/server  # 检测数据竞争
```

详细说明见 [Lab/Lab2/README.md](Lab/Lab2/README.md)

### Lab3 - 分布式战场与多服协同

**总分**：15分

**前置要求**：已完成 Lab 1 和 Lab 2

**实验目标**：
- 实现多地图并行运行
- 实现多服务节点协同处理
- 热数据和冷数据分层存储
- 节点故障、主从切换与状态恢复

**核心任务**：
- `AttackBoss`：世界首领的全服共享协同结算
- `SwitchMap`：跨地图切换和会话迁移
- `persistSessionState`：热数据和冷数据落盘
- `checkpointLoop`：地图检查点的周期性复制
- `handleNodeFailure`：故障切换和主从提升

**运行方式**：
```bash
cd Lab3/student
go run ./cmd/server          # 启动网关服务器
go run ./cmd/client          # 启动客户端
go run ./cmd/admin 状态       # 管理命令
```

详细说明见 [Lab/Lab3/README.md](Lab/Lab3/README.md)

---

## warzone - 多人对战游戏核心项目

### warzone/go - Go 语言完整实现

**特性**：
- 完整的 C/S 架构多人对战游戏
- 支持多玩家实时对战
- 账号注册/登录系统
- 战绩持久化存储
- 武器系统（地图刷新武器）
- 差异渲染（消除闪烁）
- 心跳检测与断线处理

**文件结构**：
```
go/
├── cmd/
│   ├── server/main.go       # 服务器入口
│   └── client/main.go       # 客户端入口
└── internal/
    ├── protocol/protocol.go  # 网络协议
    ├── database/database.go  # 文件型数据库
    ├── server/               # 服务端实现
    └── client/               # 客户端实现
```

**运行方式**：
```bash
cd warzone/go
go run ./cmd/server          # 启动服务器（默认端口9000）
go run ./cmd/client          # 启动客户端
go run ./cmd/client <IP> 9000  # 连接局域网服务器
```

详细说明见 [warzone/go/README.md](wazone/go/README.md)

### warzone/c++ - C++ 完整实现

**特性**：
- 与 Go 版本功能对等的 C++ 实现
- 使用 `std::thread` 实现多线程并发
- `std::mutex` 保护共享状态
- TCP_NODELAY 优化消除延迟
- 差异渲染消除闪烁

**文件结构**：
```
c++/
├── protocol.h   # 网络协议
├── database.h   # 数据库
├── server.cpp   # 服务器
├── client.cpp   # 客户端
└── data/        # 运行时数据目录
```

**运行方式**：
```bash
cd warzone/c++
make                      # 编译
./server                  # 启动服务器
./client                  # 启动客户端
./client <IP> 9000       # 连接局域网服务器
```

详细说明见 [warzone/c++/README.md](warzone/c++/README.md)

---

## 环境要求

### 基础要求
- Go 1.21 或更高版本
- C++17 兼容编译器（GCC 7+ / Clang 5+ / MSVC 2017+）

### 可选依赖
- Docker Desktop（用于 CourseCode/ch4 实验6的 Redis + PostgreSQL）

---

## 快速开始

### 1. 运行课程演示示例

```bash
# 双雄对决演示实验（网络编程基础）
cd CourseCode/ch3
go run ./cmd/exp1/loop

# 英雄集结演示实验（并发编程）
cd CourseCode/ch4
go run ./cmd/exp2/right
```

### 2. 完成实验任务

```bash
# Lab1：网络编程基础
cd Lab1/student
go run ./cmd/server    # 终端1
go run ./cmd/client    # 终端2

# Lab2：并发编程
cd Lab2/student
go run ./cmd/server    # 终端1
go run ./cmd/client    # 终端2,3,4...（多个客户端）

# Lab3：分布式系统
cd Lab3/student
go run ./cmd/server    # 终端1
go run ./cmd/client    # 终端2
```

### 3. 运行完整游戏

```bash
# Go版本
cd warzone/go
go run ./cmd/server    # 终端1
go run ./cmd client    # 终端2,3...

# C++版本
cd warzone/c++
make
./server               # 终端1
./client               # 终端2,3...
```

---

## 学习路径建议

本仓库按以下学习路径设计，建议循序渐进：

1. **CourseCode/ch3** - 掌握网络编程基础
   - 理解TCP连接建立
   - 掌握消息序列化与反序列化
   - 理解P2P锁步与权威服务器架构

2. **Lab1** - 实践C/S架构
   - 完成基础的双人对战游戏
   - 理解服务端权威模型

3. **CourseCode/ch4** - 掌握并发编程
   - 理解竞态条件与锁
   - 掌握Goroutine与Channel
   - 学习性能优化技巧

4. **Lab2** - 实践并发编程
   - 将Lab1扩展为多人实时对战
   - 使用RWMutex保护共享状态

5. **Lab3** - 掌握分布式系统
   - 实现多地图、多节点协同
   - 理解热冷数据分层存储
   - 掌握故障容错与高可用

6. **warzone** - 完整项目参考
   - 阅读完整的生产级代码
   - 对比Go与C++的实现差异

---

## 常见问题

### Q: 运行实验时提示端口已被占用
A: 使用 `lsof -i :<端口号>` (macOS/Linux) 或 `netstat -ano | findstr :<端口号>` (Windows) 查找占用进程并关闭

### Q: 客户端无法连接服务器
A: 检查防火墙设置，确保对应端口已开放。对于局域网连接，确认服务器IP地址正确

### Q: 编译C++版本时出错
A: 确保编译器支持C++17标准。GCC/Clang使用 `-std=c++17`，MSVC使用 `/std:c++17`

### Q: Go模块依赖下载失败
A: 设置国内代理：`go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct`

---

## 许可证

本仓库为教学用途，遵循 MIT 许可证。

---

## 贡献

欢迎提交 Issue 和 Pull Request 来改进本仓库的教学内容。