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 )【华为云至简致远】

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 )【华为云至简致远】

【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。

1. 前言

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。

2. 部署ECS云服务器

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: ​​​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。

（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。

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。

3. 使用SSH协议登录服务器

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:

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。

4. 即时系统整体设计思路

(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。

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。

5. 服务器代码

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 #include #include #include /* See NOTES */#include #include #include #include #include #include #include #include /*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....\n");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.\n");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>\n");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.\n");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.\n");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.\n");return 0;}printf("客户端的IP地址:%s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));printf("客户端的端口号:%d\n",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.\n");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.\n"); 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：

6. 客户端代码设计

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。

6.1 Linux命令行客户端

**下面这是命令行版本的群聊客户端代码: **

#include #include #include #include #include #include /* See NOTES */#include #include #include #include #include #include #include /*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....\n");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\n",data.name,data.data);}else if(data.type==1){printf("%s 用户上线.\n",data.name);}else if(data.type==2){printf("%s 用户下线.\n",data.name);}}else if(cnt==0){printf("服务器断开连接.\n");break;}}else if(poll_stat<0){perror("poll函数执行错误.\n");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>\n");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.\n");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.\n");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.\n");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

6.2 QT完整版本客户端

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()<= 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"<connectToHost(ipAdd,portd.toInt()); if (tcpClient->waitForConnected(1000)) { connectstate = true; qDebug()<<"connectstate"; } }else{ }}QString getHostIpAddress(){ QString strIpAddress; QList 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()<write(filstr.toLocal8Bit());}

7. 总结

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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