C++项目——集群聊天服务器项目(一)项目介绍、环境搭建、Boost库安装、Muduo库安装、Linux与vscode配置

今天开始想更新一个C++项目，实现一个支持跨服务器通信、支持负载均衡的集群聊天服务器项目。项目会应用muduo网络库、CMake编译、MySQL数据库、JSon序列化与反序列化、Redis消息订阅模式以及Nginx负载均衡功能。

有兴趣的宝可以跟我一起实操起来，巩固自己的C++学习吧~

一、项目介绍

本项目是在Linux环境下开发，使用CMake编译构建的基于muduo网络库开发的集群聊天服务器， 通过muduo的TcpServer和TCpClient类设计服务端、客户端，使用 muduo 注册消息事件到来的回调函数，并根据得到的MSGID定位到不同的功能处理函数中，主要实现用户注册、用户登录、添加好友、添加群组、群组聊天以及保持离线消息等功能， 用户数据存放于MySQL数据库中进行增删改查。

Json实现通信数据的序列化与反序列化，使用第三方库 json.hpp实现

为提高服务器的并发处理能力，可以采用升级服务器性能或增加服务器数量，考虑到机器性能总是有限的，引入Nginx的负责均衡功能将客户端请求分发到不同的服务器上分担压力。

由于采用集群服务器，有多个服务器维护用户，某一业务服务器聊天对象在自己服务器用户表发现离线，可能在别的服务器上在线，本应发送在线消息却发送离线消息，为实现跨服务器通信，服务器直接互联带宽压力大，资源占用庞大，因此引入中间件消息队列Redis，**通过Redis的发布订阅消息通信模式，**提高服务器的响应能力。

二、项目需求

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

三、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CMake构建编译环境

了解了项目需求与技术栈后，现在让我们一起来搭建所需环境吧~

四、环境搭建

搭建需求：

1.ubuntu linux环境

安装Json开发库
安装boost + muduo网络库、cmake编译开发环境，
安装redis环境
安装mysql数据库
安装nginx

4.1 操作系统

我使用的系统为ubuntu操作系统，版本为20.04，大家可以使用命令查看自己系统的版本信息

查看命令：

（1）命令：

lsb_release -a

（2）命令：

cat /proc/version

（3）命令：

uname -a

当然，centos及其他系统也可以，大家根据自己实际情况使用对应命令搭建即可！

4.2 muduo网络库的安装

由于muduo网络库是基于Boost网络库，所以先安装Boost库

4.2.1 Boost库安装

（1）下载Boost库

（2）解压

tar xzvf boost_1_69_0.tar.gz

（3）解压完毕后，进入目录中

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

./b2

安装

sudo ./b2 install

（6）测试是否安装成功

cpp 复制代码

#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;
}

如果打印结果：

代表安装成功！

4.2.2 muduo库安装

muduo库是一个基于reactor反应堆模型的多线程C++网络库，基于Boost开发的。

（1）解压muduo压缩文件

cpp 复制代码

unzip muduo-master.zip

（2）进入解压目录

cpp 复制代码

cd muduo-master

（3）vi编辑CMakeLists.txt文件，注释第十三option行，保存退出

（4）运行build.sh源码编译构建程序，muduo是用cmake来构建的，需要安装cmake

命令：

cpp 复制代码

sudo apt-get install cmake

编译：

cpp 复制代码

./build.sh

编译完成，安装muduo库

cpp 复制代码

./build.sh install

（5）拷贝头文件和库文件路径

把inlcude（头文件）和lib（库文件）目录下的文件拷贝到系统目录下

cpp 复制代码

cd build/release-install-cpp11/include/

cpp 复制代码

mv muduo/ /usr/include/

cpp 复制代码

cd../lib/

cpp 复制代码

mv * /usr/local/lib/

（6）编写测试代码，测试muduo是否能正常使用

cpp 复制代码

#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();
}

终端执行命令：

cpp 复制代码

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

执行./a.out文件，程序开始运行，再开启一个终端，输入

cpp 复制代码

echo "Hello world"|nc localhost 8888

终端回显Hello world,且服务器端打印日志信息，证明muduo库安装成功！

4.3 Json第三方库

使用json.hpp第三方库

JSON for Modern C++ 是一个由德国大牛 nlohmann 编写的在 C++ 下使用的 JSON 库。

cpp 复制代码

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

4.4 安装Redis环境

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_ubuntu redis远程访问-CSDN博客

4.5 安装Mysql环境

cpp 复制代码

sudo apt-get install mysql-server    =》 安装最新版MySQL服务器
sudo apt-get install libmysqlclient-dev =》 安装开发包

最后只要能使用

cpp 复制代码

mysql -u root -p

使用命令：

cpp 复制代码

netstat	-tanp

查看是否安装成功

如果看到有mysqld与redis-server服务开启即可

4.7 nginx环境可后续再安装

4.8 配置远程开发环境

我选用的开发方式是：windows+vscode配置远程Linux开发环境

注意注意注意！这里vscode要用管理员方式打开

（1）linux系统运行sshd服务

见上图开启mysqld与redis-server服务，可以看到开启sshd服务

（2）在vscode上安装Remote Development插件，其依赖插件会自动安装

当然，还要下载C/C++、Code Runner和CMake等插件，见下图，大家自行安装

（3）配置远程linux主机的信息

左边的小图标，有个远程电脑样式

点击SSH右边的小齿轮，打开SHH配置文件

选择第一个config文件

IP地址可用

cpp 复制代码

ifconfig

命令查看

（4）在vscode上开发远程连接linux

点击在当前窗口连接，输入密码即可登陆成功

至此，环境配置成功！

需特别注意：vscode管理员身份运行、.ssh权限问题以及ssh扩展设置问题

大家可以先按照上述步骤搭建环境，搭建成功后进行接下来的项目研究！

如果有问题，还请及时联系我，感谢~

参考文章：

在Ubuntu上安装Boost的五种方法(全网最全，建议收藏)_ubuntu安装boost-CSDN博客

C++ muduo网络库知识分享01 - Linux平台下muduo网络库源码编译安装-CSDN博客

Ubuntu中安装mysql和redis并配置远程连接_ubuntu redis远程访问-CSDN博客