# LoadBalancing-OJ-system

**Repository Path**: keanu_zhang/load-balancing-oj-system

## Basic Information

- **Project Name**: LoadBalancing-OJ-system
- **Description**: “基于C++的负载均衡OJ系统” 是一个在线评测系统，旨在处理大规模用户提交的编程题目；系统通过负载均衡技术，将提交的任务动态分配到多个后端评测机上进行评测，以提高系统的处理能力和响应速度；该系统可以评测基本的编程题目，支持语言为C/C++。
- **Primary Language**: C/C++
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 1
- **Created**: 2025-02-20
- **Last Updated**: 2025-06-11

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: 负载均衡, 系统平台

## README

# LoadBalancing-OJ-system

 **写在前面：该项目目前仅为V1.0版本下的开源学习项目，后续若对平台继续进行迭代和拓展，版本将会继续同步在该仓库中，敬请期待...** 


#### 介绍

负载均衡OJ是一个在线评测系统，旨在处理大规模用户提交的编程题目。系统通过负载均衡技术，将提交的任务动态分配到多个后端评测机上进行评测，以提高系统的处理能力和响应速度。该系统可以评测基本的编程题目，支持语言为C/C++。前端界面基于HTML、CSS和JavaScript技术栈打造，旨在提供直观且用户友好的交互体验（需要补充说明：我们前端只进行简单的页面编写，主要目的是为了进行前后端的沟通及后端模块的响应请求测试）。后端服务运用C/C++语言进行开发，专注于业务逻辑处理、数据库交互以及负载均衡等关键算法程序的功能设计。后端设计以高性能和高并发性为核心考量，确保系统能够快速响应海量用户请求，支持大规模用户同时在线。


#### 软件架构

该项目为B/S系统架构(具体如下图所示)，用户工作界面是通过浏览器界面来呈现。核心事务逻辑在服务器端实现，客户端主要负责用户界面的展示和用户请求的发送。整个软件系统我们分为三大开发模块：comm模块、oj_server模块和compile_server模块。comm模块存放我们整个项目中所用到的公共方法及库函数；compile_server模块是我们对用户提交的代码进行编译和运行的模块、并将结果返回；oj_server模块采用MVC设计模式，该模块实现了前后端的请求与响应、协同与处理等关键功能。
![输入图片说明](pictures/image1.png)


#### 技术栈说明

1.C++ STL：充分利用C++标准模板库的容器、算法等功能，实现评测系统的核心逻辑和数据处理功能。
2.cpp-httplib：采用cpp-httplib作为HTTP服务器库，处理用户提交的代码请求，并返回评测结果和反馈。
3.ctemplate：使用ctemplate作为模板引擎，动态生成网页内容，进行页面渲染，展示评测结果和题目信息等。
4.jsoncpp：利用jsoncpp解析和生成JSON格式数据，用于与前端页面交互和数据传输。
5.Boost：利用Boost库中的字符串切割功能，创建一个封装类来统一处理项目中的字符串切割任务，提升代码复用性和健壮性。
6.MySQL C API：通过MySQL C API与数据库进行交互，存储用户信息、题目数据和评测结果等重要信息，保证数据的持久化和安全性。
7.负载均衡算法：设计并实现了负载均衡算法，考虑评测机的负载情况、性能指标和实时请求量等因素，动态调整任务分配策略，实现系统资源的有效利用和负载的均衡。
8.多进程、多线程：多进程技术充分利用了多核CPU的计算能力，提高了代码编译和运行的效率；而多线程技术则确保了在线OJ服务模块的高并发处理能力，满足了大量用户同时访问的需求。
9.HTML/CSS/JS：用于前端页面开发等（不做细节说明）。


#### 安装使用教程说明

1.在云服务器（Linux系统）使用git clone https://gitee.com/keanu_zhang/load-balancing-oj-system.git指令，将该仓库下的项目克隆到云服务器本地；
2.在启动服务之前我们需要先查看我们的环境配置，gcc版本要在9.3.1-2以上，否则makefile无法成功运行；
3.基本的环境配置完成后，就可以进入oj_server模块，使用make命令执行makefile文件，形成oj_server可执行程序，./oj_server开始运行；然后新建多个服务进程用来为compile_server的运行做准备，进入compile_server模块中，依旧使用make命令执行makefile文件，形成compile_server可执行程序，因为在云端服务器平台我只开放了8081、8082、8083这三个进程端口(具体情况自行调配即可)，因此我们使用./compile_server 8081、./compile_server 8082、./compile_server 8083来启动三个服务进程。此时我们的项目就已经完全启动了，具体情况如下图所示：
![输入图片说明](pictures/image2.png)
4.上文已经提到过我们该平台只是用于基本的后端开发学习，没有任何商业化的用途和意义，所以我们只搭建了丐版的前端页面，也只录入了一道相应的编程题用于测试。通过网页进入我们的OJ平台，进入相应的编程界面，即可开始进行编程测试，通过我们后端服务器的日志反馈情况来查看，具体情况如下面几幅图所示：
![输入图片说明](pictures/imageM3.png)
![输入图片说明](pictures/imageM4.png)
![输入图片说明](pictures/imageM5.png)
5.前端进行相应的请求，后端服务器的响应如下图所示：
![输入图片说明](pictures/image6.png)


#### 企业级部署的设计

对于企业级的集群式部署，情况模拟如下图所示（该图我们只是大致的进行了模拟抽象，在实际的企业级部署中要更加复杂）：
![输入图片说明](pictures/image7.png)
上图中红色的负载均衡技术区域，就是我们oj_server模块下的LoadBalance.hpp文件,也就是我们所实现的负载均衡算法的关键模块。在这里我提出一种环形缓冲区+负载均衡算法的技术，逻辑设计情况如下图所示。通过这种技术的设计，系统能够更好地处理高并发集群式场景，实现了快速响应和高并发处理，显著提升了后端负载均衡的性能。从而有望为用户提供一个更加稳定、高效和易于使用的在线编程评测环境。
![输入图片说明](pictures/image8.png)


#### 参与贡献

1.  Fork 本仓库
2.  新建 Feat_xxx 分支
3.  提交代码
4.  新建 Pull Request


#### 特技

1.  使用 Readme\_XXX.md 来支持不同的语言，例如 Readme\_en.md, Readme\_zh.md
2.  Gitee 官方博客 [blog.gitee.com](https://blog.gitee.com)
3.  你可以 [https://gitee.com/explore](https://gitee.com/explore) 这个地址来了解 Gitee 上的优秀开源项目
4.  [GVP](https://gitee.com/gvp) 全称是 Gitee 最有价值开源项目，是综合评定出的优秀开源项目
5.  Gitee 官方提供的使用手册 [https://gitee.com/help](https://gitee.com/help)
6.  Gitee 封面人物是一档用来展示 Gitee 会员风采的栏目 [https://gitee.com/gitee-stars/](https://gitee.com/gitee-stars/)