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。image.png（2）这个截图清晰些 image.png（3）这是登录之后的窗口 image.png（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。image.pngimage.png

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: https://www.huaweicloud.com/

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。image.png

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://www.huaweicloud.com/就在华为云的首页，可以看到免费试用产品。image.png

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。image.png

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 image.png（2）选择配置。如果有选择，当然选择最高配置。image.png（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。image.png（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。image.png（5）接下来就是按照流程点击下一步即可。image.png（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。image.png

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。image.png

点击进去自己的服务器详情页面。image.png

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。image.png

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。

image.png

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。image.png

接下来点击页面上的远程登录按钮，登录一下服务器。image.png

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。image.png 输入密登录即可。image.png 登录之后进入命令行终端，熟悉的命令行出现了。image.png

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:image.png 点击接受并保存。image.png

输入用户名、密码即可登录上去。image.pngimage.png

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。

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。

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:~$sudomount-tnfs-onolock122.112.212.171:/home/work/home/wbyq/mnt/[sudo]wbyq的密码：wbyq@wbyq:$ cd mnt/wbyq@wbyq:~/mnt$lswbyq@wbyq:/mnt$ sudo cp /mnt/hgfs/linux-share-dir/socket_app/* ./wbyq@wbyq:~/mnt$lsclien{t}_{a}pp.cserve{r}_{a}pp.cwbyq@wbyq:/mnt$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: **image.png

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....\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 8899image.png

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：image.png

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 <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....\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 image.png（2）群聊天过程演示 image.pngimage.png

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()<<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 IPif (strIpAddress.isEmpty())strIpAddress = QHostAddress(QHostAddress::LocalHost).toString();return strIpAddress;}void QConnectObject::sendFileClicked(){fileName = QFileDialog::getOpenFileName();qDebug()<<fileName;m_port = qrand()%30 + 300 + qrand()%50 + qrand()%10;QString filstr = "FileTran:" + getHostIpAddress() + ":" + QString::number(m_port);tcpClient->write(filstr.toLocal8Bit());}

image.png

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。

【华为云至简致远】有奖征文火热进行中：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/352809

【版权声明】本文为华为云社区用户原创内容，转载时必须标注文章的来源（华为云社区），文章链接，文章作者等基本信息，否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件至：cloudbbs@huaweicloud.com 进行举报，并提供相关证据，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

想了解更多的华为云产品相关信息，请联系我们：电话：950808 按 0 转 1