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设计一个跨平台的即时通讯系统(采用华为云ECS服务器作为服务端 )
来源:开发者社区精选
2022-07-14 12:49:56
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【摘要】 这篇文章介绍了ECS服务器从购买、配置,部署、设计代码的整个流程。以即时聊天系统的项目案例设计,整体介绍了ECS弹性云服务器的一个运用场景。 选择云服务器ECS的优势在于:无需自建机房,无需采购以及配置硬件设施,分钟级交付,快速部署,缩短应用上线周期。使用也很简单,一个远程终端连接上去就行。 即时通信软件的出现使人与人之间的交流相处变得更加便捷。好友即使远隔千里,依旧可以互相通信,使得友谊得以长存;亲人即便因工作相隔很远,依然可以多多联系,以便家人安心,自己舒心;正是即时通信系统使得信息走向便捷化的道路,人与人之间的交流沟通更是方便。反过来也是信息交流的不可或缺,使得即时通信系统更加具备研究价值,互联网对其的重视从不减少,反倒是与日俱增,人们对其的功能构想更是丰富多样,更是推动了互联网大环境的发展。 这篇文章就设计一个简单的即时通讯软件,也就是类似于QQ这种聊天软件,通过这个软件设计实现过程来了解TCP网络编程知识点、客户端设计思路、公网服务器部署方式等知识;本身软件并不复杂,实现的都是一些基本功能,主要是通过这套软件的设计过程来对应介绍相关的知识点。 软件整体包含了一个客户端、一个服务器。客户端采用QT设计,支持跨平台运行,服务器采用linux系统运行,为了方便实现公网聊天,不局限于局域网,服务器采用了华为云的ECS弹性服务器,系统选择了ubuntu18.04 64位 。 服务器端存储数据的数据库采用华为云的MySQL云数据,华为云MySQL数据的使用方式在上篇文章里讲过了。客户端的数据库采用SQLITE,数据都是存储在本地的,存储一些聊天记录等信息。 下面是客户端的界面效果:
(1)这是客户端登录界面。客户端可以无限运行,一个客户端就登录一个账号。

(2)这个截图清晰些

(3)这是登录之后的窗口

(4)这是两个好友登录之后,聊天的效果。登录需要登录服务器。

接下来就从服务器的购买、部署、开始介绍整体软件的设计。 华为云的ECS云服务器现在购买也挺便宜的,刚好赶上618活动。
官网地址: https://img.hflfx.com/pic/0pdekgrvles 鼠标光标放在左上角的产品字样上,会弹出一个列表,介绍可以使用购买的产品。 可以看到,ECS服务器挺火的,HOT字样都打上了。
云服务器本身就类似一台远程电脑,配上公网IP,可以随时远程上去操作。有了这个服务器就很方便了,可以24小时不关机,也不用关心耗电问题,不用关心维护问题,只要自己代码没问题,就能一直稳定运行的跑。 如果初次使用服务器,也可以去免费领取一个的使用权,这个还是很方便的。 领取地址: https://img.hflfx.com/pic/0pdekgrvles
就在华为云的首页,可以看到免费试用产品。
现在有点晚了,服务器已经被领取完了,每天早上9点半会发放。
我之前已经领取过了,所以这里就不管了。 领取也很简单,下面贴一下当初领取时的过程记录。
(1)首先点击你想要的配置和类型领取

(2)选择配置。如果有选择,当然选择最高配置。

(3)选择操作系统,这里截图上选择的是ubuntu20.04 64位,也有ubuntu18.04可以选择,还有其他系统,具体看自己的需求。

(4)这里设置服务器的root登录密码,最好在这里就一次设置好,后面也不用再去修改。

(5)接下来就是按照流程点击下一步即可。

(6)在订单详情页面会看到资源正在创建,需要等待一段时间就会成功。
服务器买了之后,可以点击右上角的控制台按钮,去查看自己的服务器了。 在控制台页面,点击资源管理,可以看到自己有哪些实例可以使用,分别在什么区域。
点击进去自己的服务器详情页面。
服务器创建之后已经绑定了公网IP地址,这些就不用自己再次设置了。
接下来还需要设置一下安全组规则,开放一下外网访问的端口,如果不设置,不开放端口,外网无法访问服务器里的服务,这也是防火墙安全的控制手段。 点击添加规则按钮,设置自己需要开放的IP地址网段,端口范围就行了。
接下来点击页面上的远程登录按钮,登录一下服务器。
登录方式有多种,先选择一个默认方式,先体验一下,看看自己的服务器。

输入密登录即可。

登录之后进入命令行终端,熟悉的命令行出现了。
到此,一台全新的服务器已经搞定了,接下来就可以编写代码运行了。 在网页上直接登录,操作起来始终不方便,我在windows下一般使用SecureCRT 登录服务器。
服务器支持SSH协议登录,登录是很方便。
只需要知道服务器的公网IP地址、系统的用户名、系统密码即可。
公网地址就在服务器详情页面可以看到。用户名就是root,密码就是自己创建服务器时设置的密码。 下面就看一下登录效果:

点击接受并保存。
输入用户名、密码即可登录上去。

到此,采用SSH协议、利用终端软件成功登录了服务器,接下来就可以正常的开发了。 (1) 服务器设计: 登录认证: 服务器从客户端接收账户和密码,创建线程比对数据库中该用户账号、密码,比对成功,则返回用户信息给客户端,确认可进行登录。 客户端连接信息保存: 用户在客户端成功登录后,其所属账号、IP以及端口号被记录在数据库的连接信息表中以便管理。此时用户状态被置为1。反之,用户在客户端退出时,其账号、IP被连接信息表清除,此时用户状态被置为0. 用户注册: 当新用户使用时,用户需要填写用户名和密码。此时用户注册信息将存入数据库中,以备下次登录所需[10]。 增加好友: 服务触发增加好友的事件请求后,会即时将其账号信息存录数据库中进行管理。 删除好友: 服务器触发删除好友的事件请求后,会即时清除数据库中该用户的账户信息。 查找好友: 服务器一旦触发查找好友的事件请求时,会即时比对数据库中信息表的好友信息,该账号信息存在就可成功找到。 修改好友: 服务器触发好友信息修改的事件请求后,会即时更新该用户的账户信息。 好友通信: 服务器触发触发通信的事件请求时,会即时查询数据库中好友连接信息,再由此信息返回好友的ip地址及端口号给用户。 (2) 客户端设计: 用户注册: 用户在通信系统的客户端登录界面上输入账号、密码。接着,用户可单击按钮进行注册操作。此时,注册信息会即时发送给服务器,录入数据库进行管理。注册完,关闭客户端。下次登录时,用户通过客户端与服务器连接,查找账户信息,服务器判定账户信息正确,即表明注册成功。 用户登录: 用户点击“登录”按钮,根据客户端输入的账号信息判定其是否为空。若为空,程序运行不执行下述操作:向服务器发送登录请求。若不为空,程序运行即刻执行下述操作:向服务器发送登录请求。 好友在线状况: 客户端收到来自服务器的好友在线信息,好友联系人列表会发现此用户信息,表明该用户处于在线状态。用户可双击任一在线好友,双方即可进行交流。 一对一聊天: 用户双击联系人列表中任一在线友人。这时,客户端会给服务器发请求。服务器收到请求后,即时给客户端发送有关好友ip地址和端口号的连接信息。最终,双方实现信息交互。双方在聊天框中交流,客户端还含有好友聊天记录功能即消息管理。 群组聊天: 用户点击“群组”图标,客户端就会发送事件请求给服务器。服务器触发事件请求后,即时给客户端发送群聊的连接信息,此连接信息与群聊ip地址和端口号有关。最终,多人通信的用户通过客户端聊天界面实现信息交互。 为了方便拷贝代码到服务器上去,我这里采用NFS服务器的方式拷贝,在服务器上搭建NFS服务器,共享一个目录出来,本地linux系统挂载,将代码这些文件拷贝过去。 (1)服务器端需要先安装服务器。root@ecs-348470:~# sudo apt-get install nfs-kernel-server(2)创建一个work目录方便当做共享目录使用root@ecs-348470:~# mkdir work(3)编写NFS配置文件再编写NFS服务的配置文件/etc/exports, 填入配置信息。/home/work *(rw,no_root_squash,sync,no_subtree_check,insecure)  (4)然后启动服务器即可/etc/init.d/nfs-kernel-server start #启动 NFS 服务 本地我使用的是ubuntu18.04系统,挂载服务器的路径,将群聊代码拷贝上去。 wbyq@wbyq:~$ sudo mount -t nfs -o nolock 122.112.212.171:/home/work /home/wbyq/mnt/[sudo] wbyq 的密码: wbyq@wbyq:~$ cd mnt/wbyq@wbyq:~/mnt$ lswbyq@wbyq:~/mnt$ sudo cp /mnt/hgfs/linux-share-dir/socket_app/* ./wbyq@wbyq:~/mnt$ lsclient_app.c  server_app.cwbyq@wbyq:~/mnt$ 这是服务器的第一版群聊代码,采用多线程方式处理客户端的连接请求。群聊模式下,服务器上主要是连接客户端之后,将消息转发给其余的客户端。 **代码已经拷贝上去: **
群聊服务器版本代码实现如下: #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>          /* See NOTES */#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>#include <poll.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <pthread.h>/*创建服务器:1. 创建socket套接字2. 绑定端口号(给进程固定端口号和IP地址)--65535之内。3. 设置监听的队列4. 等待客户端连接./app 8080*/int server_fd;/*发出的消息结构*/struct send_pack{ char name[50]; char data[100]; char type; //0x1 表示上线,0x2表示下线 0x0表示正常聊天数据};/*保存连接上服务器的客户端信息*/struct client_info{ int client_fd; struct client_info *next;};struct client_info *LIST_HEAD=NULL;pthread_rwlock_t rwlock;struct client_info *List_CreateHead(struct client_info *head);void List_del(struct client_info *head,int client_fd);void List_add(struct client_info *head,int client_fd);/*信号处理函数*/void sighandler_func(int sig){ /*4. 完毕套接字*/ close(server_fd); printf("进程正常退出...."); exit(0);}/*函数功能:线程处理子函数*/void *func_start(void *arg){ int client_fd=*(int*)arg; free(arg); //写加锁 pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); //添加节点 List_add(LIST_HEAD,client_fd); //解锁 pthread_rwlock_unlock(&rwlock); int cnt; struct send_pack data_pack; struct client_info *tmp_head; int poll_stat; struct pollfd poll_fd; poll_fd.fd=client_fd; poll_fd.events=POLLIN; while(1) { poll_stat=poll(&poll_fd,1,-1); if(poll_stat>0) { cnt=read(client_fd,&data_pack,sizeof(struct send_pack)); if(cnt==0) { //写加锁 pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); //删除节点 List_del(LIST_HEAD,client_fd); //解锁 pthread_rwlock_unlock(&rwlock); data_pack.type=2;//下线提醒 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); tmp_head=LIST_HEAD; while(tmp_head->next) { tmp_head=tmp_head->next; if(tmp_head->client_fd!=client_fd) { write(tmp_head->client_fd,&data_pack,sizeof(struct send_pack)); } } //解锁 pthread_rwlock_unlock(&rwlock); break; } //加锁 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); tmp_head=LIST_HEAD; while(tmp_head->next) { tmp_head=tmp_head->next; if(tmp_head->client_fd!=client_fd) { write(tmp_head->client_fd,&data_pack,sizeof(struct send_pack)); } } //解锁 pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } else if(poll_stat<0) { perror("poll函数监听失败."); break; } } /*6. 关闭连接*/ close(client_fd); pthread_exit(NULL);}int main(int argc,char **argv){ if(argc!=2) { printf("./app <创建绑定的服务器端口号>"); return 0; } /*初始化读写锁*/ pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL); /*绑定需要捕获的信号*/ signal(SIGINT,sighandler_func); /*创建链表头*/ LIST_HEAD=List_CreateHead(LIST_HEAD); /*1. 创建socket套接字*/ server_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(server_fd<0) { printf("server:创建socket套接字失败."); return 0; } /*2. 绑定端口号*/ struct sockaddr_in server_addr; server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));//把 16 位值从主机字节序转换成网络字节序 server_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//表示本地所有IP地址 if(bind(server_fd,(const struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in))) { printf("server:绑定端口号失败."); return 0; } /*3. 设置监听队列*/ listen(server_fd,100); /*4. 等待客户端连接*/ struct sockaddr_in client_addr; socklen_t addrlen; pthread_t thread_id; int *client_fd; while(1) { addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); client_fd=malloc(sizeof(int)); *client_fd=accept(server_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen); if(*client_fd<0) { printf("server:处理客户连接失败."); return 0; } printf("客户端的IP地址:%s",inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); printf("客户端的端口号:%d",ntohs(client_addr.sin_port)); /*创建新的线程*/ if(pthread_create(&thread_id,NULL,func_start,client_fd)) { printf("线程创建失败."); break; } /*设置线程的分离属性*/ pthread_detach(thread_id); } close(server_fd); return 0;}/*创建链表头*/struct client_info *List_CreateHead(struct client_info *head){ if(head==NULL) { head=malloc(sizeof(struct client_info)); } return head;}/*添加节点*/void List_add(struct client_info *head,int client_fd){ struct client_info *p=head; struct client_info *new_node; while(p->next) { p=p->next; } new_node=malloc(sizeof(struct client_info)); if(new_node==NULL)printf("内存空间申请失败."); new_node->client_fd=client_fd; new_node->next=NULL; p->next=new_node;}/*删除链表节点*/void List_del(struct client_info *head,int client_fd){ struct client_info *p=head; struct client_info *old; while(p->next) { old=p; p=p->next; if(p->client_fd==client_fd) { old->next=p->next; free(p); break; } }} 在服务器上编译运行代码: root@ecs-348470:~/work# gcc server_app.c -o tcp_server -lpthreadroot@ecs-348470:~/work# lsserver_app.c  tcp_serverroot@ecs-348470:~/work# ./tcp_server 8899 运行服务器群聊代码,在本地ubuntu系统再运行客户端代码,测试通信效果:
在设计过程中,为了测试,代码写了两份,一份命令的行的聊天客户端,一份QT设计带界面的完整版本。 **下面这是命令行版本的群聊客户端代码: ** #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/types.h>          /* See NOTES */#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <poll.h>#include <signal.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <pthread.h>/*客户端:1. 创建socket套接字2. 连接指定的服务器*/int client_fd;/*信号处理函数*/void sighandler_func(int sig){ /*4. 完毕套接字*/ close(client_fd); printf("进程正常退出...."); exit(0);}/*发出的消息结构*/struct send_pack{ char name[50]; char data[100]; char type; //0x1 表示上线,0x2表示下线 0x0表示正常聊天数据};void *func_start(void *arg){ /*1. 通信*/ int client_fd=*(int*)arg; struct send_pack data; int cnt; int poll_stat; struct pollfd poll_fd; poll_fd.fd=client_fd; poll_fd.events=POLLIN; while(1) { poll_stat=poll(&poll_fd,1,-1); if(poll_stat>0) { cnt=read(client_fd,&data,sizeof(struct send_pack)); if(cnt==sizeof(struct send_pack)) { if(data.type==0) { printf("%s:%s",data.name,data.data); } else if(data.type==1) { printf("%s 用户上线.",data.name); } else if(data.type==2) { printf("%s 用户下线.",data.name); } } else if(cnt==0) { printf("服务器断开连接."); break; } } else if(poll_stat<0) { perror("poll函数执行错误."); break; } } pthread_exit(NULL);}int main(int argc,char **argv){ if(argc!=4) { printf("./app <服务器IP地址> <服务器端口号> <用户名>"); return 0; } /*绑定需要捕获的信号*/ signal(SIGINT,sighandler_func); /*1. 创建socket套接字*/ client_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(client_fd<0) { printf("client:创建socket套接字失败."); return 0; } /*2. 连接服务器*/ struct sockaddr_in server_addr; server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));//把 16 位值从主机字节序转换成网络字节序 server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);//服务器IP地址 if(connect(client_fd,(const struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in))) { printf("client: 连接服务器失败."); return 0; } /*3. 创建子线程*/ pthread_t thread_id; if(pthread_create(&thread_id,NULL,func_start,&client_fd)) { printf("线程创建失败."); return 0; } /*4. 设置线程的分离属性*/ pthread_detach(thread_id); struct send_pack data_pack; strcpy(data_pack.name,argv[3]); //赋值用户名 data_pack.type=1;//上线提示 /*上线提示*/ write(client_fd,&data_pack,sizeof(struct send_pack)); /*进行正常聊天*/ data_pack.type=0;//正常聊天 while(1) { gets(data_pack.data); write(client_fd,&data_pack,sizeof(struct send_pack)); } /*5. 完毕套接字*/ close(client_fd); return 0;} 这是聊天过程运行效果:
(1) 左边是华为云ECS服务器,右边是本地ubuntu系统运行客户端

(2)群聊天过程演示

这是QT设计的带私聊、群聊的客户端版本。界面子文件、资源文件、代码文件都较多,就不全部贴出了。和上面的区别就是加了界面,加了一些功能,核心实现思路差不多。
界面效果在文章首页已经截图了。 #include "qconnectobject.h"#include "mainwidget.h"QConnectObject::QConnectObject(QObject *parent) : QObject(parent){    tcpClient = new QTcpSocket(this);    connect(tcpClient,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(tcpreadData()));    connect(tcpClient,SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),this,SLOT(ReadError(QAbstractSocket::SocketError)));    connectstate = false;}void QConnectObject::acceptConfig(QString stra, QString strb, QString strc){    m_ip = stra;    mc_port = strb;       if(connectstate == false){        QString ipAdd(stra), portd(strb);        if (ipAdd.isEmpty() || portd.isEmpty())        {            return;        }        tcpClient->connectToHost(ipAdd,portd.toInt());        if (tcpClient->waitForConnected(1000))        {            qDebug()<<"connectstate";            connectstate = true;        }    }    mtimer = new QTimer();    connect(mtimer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(mtimeout()));    mtimer->start(1000);}void QConnectObject::acceptLogin(QString stra, QString strb){    tcpClient->write(QString("LOGIN:%1:%2").arg(stra).arg(strb).toLocal8Bit());}void QConnectObject::acceptResiger(QString stra, QString strb){    tcpClient->write(QString("RESIGER:%1:%2").arg(stra).arg(strb).toLocal8Bit());}void QConnectObject::acceptMsg(QString str){    tcpClient->write(str.toLocal8Bit());}void QConnectObject::ReadError(QAbstractSocket::SocketError){    qDebug()<<"ReadError";    tcpClient->disconnectFromHost();    connectstate = false;}void QConnectObject::tcpreadData(){    QByteArray datagram =  tcpClient->readAll();    QString accbuf=QString::fromLocal8Bit(datagram);    qDebug()<<accbuf;    QStringList strlistA = accbuf.split(":");    if(strlistA.size() >= 1){        if(strlistA.at(0) == "LOGIN"){//登录            if(strlistA.size()>=2){                if(strlistA.at(1) == "true"){                    emit sendLogin(true);                    MainWidget::myport = strlistA.at(2);                }else if(strlistA.at(1) == "false"){                    emit sendLogin(false);                }            }        }        if(strlistA.at(0) == "RESIGER"){//登录            if(strlistA.size()>=2){                if(strlistA.at(1) == "true"){                    emit sendResiger(true);                }else if(strlistA.at(1) == "false"){                    emit sendResiger(false);                }            }        }        if(strlistA.at(0) == "CONNECT_CLIENT"){//连接用户            emit sendClientInfo(accbuf);        }        if(strlistA.at(0) == "MSG"){//消息            emit sendMSG(accbuf);        } if(strlistA.at(0) == "GROUP"){//群            emit sendMSG(accbuf);        }    }}void QConnectObject::acceptProgress(double){}void QConnectObject::mtimeout(){    if(connectstate == false){        QString ipAdd(m_ip), portd(mc_port);        if (ipAdd.isEmpty() || portd.isEmpty())        {            qDebug()<<"return"<<connectstate<<m_ip;            return;        }        tcpClient->connectToHost(ipAdd,portd.toInt());        if (tcpClient->waitForConnected(1000))        {            connectstate = true;            qDebug()<<"connectstate";        }    }else{    }}QString getHostIpAddress(){    QString strIpAddress;    QList<QHostAddress> ipAddressesList = QNetworkInterface::allAddresses();    // 获取第一个本主机的IPv4地址    int nListSize = ipAddressesList.size();    for (int i = 0; i < nListSize;  i)    {        if (ipAddressesList.at(i) != QHostAddress::LocalHost &&                ipAddressesList.at(i).toIPv4Address()) {            strIpAddress = ipAddressesList.at(i).toString();            break;        }    }    // 如果没有找到,则以本地IP地址为IP    if (strIpAddress.isEmpty())        strIpAddress = QHostAddress(QHostAddress::LocalHost).toString();    return strIpAddress;}void QConnectObject::sendFileClicked(){    fileName = QFileDialog::getOpenFileName();    qDebug()<<fileName;    m_port = qrand()0   300   qrand()P   qrand();    QString filstr = "FileTran:"   getHostIpAddress()   ":"   QString::number(m_port);    tcpClient->write(filstr.toLocal8Bit());} 这篇文章介绍了ECS服务器从购买、配置,部署、设计代码的整个流程。以即时聊天系统的项目案例设计,整体介绍了ECS弹性云服务器的一个运用场景。 最后的总结说明:选择云服务器ECS的一些优势,为什么要选择ECS云服务器?
【1】无需自建机房,无需采购以及配置硬件设施。
【2】分钟级交付,快速部署,缩短应用上线周期。
【3】成本透明,按需使用,支持根据业务波动随时扩展和释放资源。
如果中小型公司自己搭建服务器,成本相对购买现成的云服务器而言,会高很多很多,而且稳定性都是问题。

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