集群聊天服务器项目【C++】项目介绍和环境搭建

前言：学习一个基于C++集群聊天服务器的项目，记录学习的内容和学习的过程。

1.项目介绍

在 Linux 环境下基于 muduo 开发的集群聊天服务器。实现新用户注册、用户登录、添加好友、添加群组、好友通信、群组聊天、保持离线消息等功能。

2.技术栈

1. Json序列化和反序列化
2. muduo网络库开发
3. nginx源码编译安装和环境部署
4. nginx的tcp负载均衡器配置
5. redis缓存服务器编程实践
6. 基于发布-订阅的服务器中间件redis消息队列编程实践
7. MySQL数据库编程
8. CMake构建编译环境
9. Github托管项目

3.项目需求

1. 客户端新用户注册
2. 客户端用户登录
3. 添加好友和添加群组
4. 好友聊天
5. 群组聊天
6. 离线消息
7. nginx配置tcp负载均衡
8. 集群聊天系统支持客户端跨服务器通信

4.项目目标

1. 掌握服务器的网络I/O模块，业务模块，数据模块分层的设计思想
2. 掌握C++ muduo网络库的编程以及实现原理
3. 掌握Json的编程应用
4. 掌握nginx配置部署tcp负载均衡器的应用以及原理
5. 掌握服务器中间件的应用场景和基于发布-订阅的redis编程实践以及应用原理
6. 掌握CMake构建自动化编译环境
7. 掌握Github管理项目

5.开发环境

1. ubuntu linux环境
2. 安装Json开发库
3. 安装boost +cmake+ muduo网络库
4. 安装redis环境
5. 安装mysql数据库环境
6. 安装nginx

5.1安装Linux操作系统

可以选用Centos或者Ubuntu,本人使用Ubuntu 18.04，可以使用以下命令查看自己的版本号：

lsb_release -a

使用是使用虚拟机安装Linux，推荐核心数4和内存4G，因为安装了接下来的工具，内存就很紧张。

5.2配置远程开发环境

当我们使用一台新安装的Linux系统时，需要开启sshd服务，以确保我们能够远程操作该系统。

1. 首先安装并开启ssh

sudo apt-get update  //更新源
sudo apt-get install openssh-server  //安装
netstat -tanp | grep sshd  //查看是否开启sshd服务

注意：如果不能连上该服务器，可以查看下防火墙是否开启（本人曾租用的服务器上遇到过）

5.3安装muduo网络库

因为muduo库是基于Boost库开发的，所以先安装Boost库。

5.3.1安装Booost库

1. 下载Boost库
   
2. 到下载的目录解压Boost库

tar xzvf boost_1_69_0.tar.gz

3. 进入解压后的目录

cd /boost_1_69_0/

4. 获取所需的库，主要的是boost::regex支持的icu

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential g++ python-dev autotools-dev libicu-dev build-essential libbz2-dev libboost-all-dev

5. Boost引导程序设置

./bootstrap.sh --prefix=/usr/

执行：（比较耗时）

./b2

安装

sudo ./b2 install

6. 测试Boost是否安装成功

#include <iostream>
#include <boost/bind.hpp>
#include <string>
using namespace std;
 
class Hello{
	public:
		void say(string name)
		{
			cout << name << "Nice to meet you!" << endl;
		}
};
 
int main()
{
	Hello h;
	auto func=boost::bind(&Hello::say,&h,"Hey boy ");
	func();
	return 0;
}

g++编译后，运行后结果如下则安装成功：

5.3.2安装muduo库

一个基于reactor反应堆模型的多线程C++网络库。有个这个库，我们不需要自己写epoll和线程池了，因为muduo已经封装好了，它将IO模块和业务模块分开，我们主要考虑业务模块，IO模块完全由muduo库完成。

1. 解压muduo库
   

unzip muduo-master.zip

2. 进入该目录

cd muduo-master.zip

3. 修改CMakeLists.txt第13行
   
4. 安装cmake，然后编译安装muduo库

sudo apt-get install cmake

编译

./build.sh

安装muduo库

./build.sh install

5. 把inlcude（头文件）和lib（库文件）目录下的文件拷贝到系统目录下

cd ../build/release-install-cpp11/include/

sudo mv ./muduo/ /usr/include/

cd ../lib/

sudo mv * /usr/local/lib/

6. 测试安装成功
   新建一个Muduo_text.cpp

#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/base/Logging.h>
#include <boost/bind.hpp>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
// 使用muduo开发回显服务器
class EchoServer {
public:
	EchoServer(muduo::net::EventLoop* loop,
		const muduo::net::InetAddress& listenAddr);
  	void start();
private:
	void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn);
	void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
                 muduo::net::Buffer* buf,
		 muduo::Timestamp time);
	muduo::net::TcpServer server_;
};
EchoServer::EchoServer(muduo::net::EventLoop* loop,
 			const muduo::net::InetAddress& listenAddr)
  	: server_(loop, listenAddr, "EchoServer")
{
	server_.setConnectionCallback(boost::bind(&EchoServer::onConnection, this, _1));
  	server_.setMessageCallback(boost::bind(&EchoServer::onMessage, this, _1, _2, _3));
}
void EchoServer::start()
{
	server_.start();
}
void EchoServer::onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn) 
{ LOG_INFO << "EchoServer - " << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> "
           << conn->localAddress().toIpPort() << " is " << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
}
void EchoServer::onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
				 muduo::net::Buffer*buf,
				 muduo::Timestamp time)
{
  	// 接收到所有的消息，然后回显
  	muduo::string msg(buf->retrieveAllAsString());
	LOG_INFO << conn->name() << " echo " << msg.size() << " bytes, "
           	 << "data received at " << time.toString(); conn->send(msg);
}
int main()
{
	LOG_INFO << "pid = " << getpid();
	muduo::net::EventLoop loop;
  	muduo::net::InetAddress listenAddr(8888);
	EchoServer server(&loop, listenAddr);
 	server.start();
	loop.loop();
}

编译该文件

g++ Muduo_text.cpp -lmuduo_net -lmuduo_base -lpthread -std=c++11

新建一个终端，输入

echo "Hello world"|nc localhost 8888

结果如下则成功：

5.6安装Json

简介：Json是一种轻量级的数据交换格式（也叫数据序列化方式）。Json采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得 Json 成为理想的数据交换语言。 易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。
它只有一个hpp文件，需要时直接include就行，无需安装

#include "json.hpp"
using json = nlohmann::json;

5.7安装Redis

安装Redis可参考这篇博主的文章：Ubuntu中安装mysql和redis并配置远程连接

5.8安装Mysql

在Ubuntu中，默认情况下，只有最新版本的MySQL包含在APT软件包存储库中,要安装它，只需更新服务器上的包索引并安装默认包apt-get。

#命令1
sudo apt-get update
#命令2
sudo apt-get install mysql-server
## 安装MySQL编程开发包,这是ubuntu的包名，其它系统自行搜索
sudo apt-get install libmysqlclient-dev  

ubuntu18.04默认安装mysql5.7，ubuntu20及以上默认安装8.0版本。

1. 查看状态

/etc/init.d/mysql status
##或者使用（5.7第一次可能不能用）
systemctl status mysql.service

2. 第一次登录需要sudo，然后修改密码，本文修改为123456：

sudo mysql
ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';

3. 初始化mysql

mysql_secure_installation

4. 登录

mysql -u root -p

5. 查看是否安装成功

sudo netstat -tanp

出现mysqld说明配置成功

总结

本文简单介绍了该项目的内容、技术栈、需求和目标，然后着重介绍了环境的安装配置，有个别目前用不上，到后面再安装。希望本次环境安装能给大家一点帮主。