设备接入 IOTDA-IoT Device SDK使用指南（Java）:如何开发网关

时间：2024-04-29 15:50:58

设备接入 IOTDA 使用IoT Device SDK接入

如何开发网关

网关是一个特殊的设备，除具备一般设备功能之外，还具有子设备管理、子设备消息转发的功能。SDK提供了AbstractGateway抽象类来简化网关的实现。该类提供了子设备管理功能，需要从平台获取子设备信息并保存（需要子类提供子设备持久化接口）、子设备下行消息转发功能（需要子类实现转发处理接口）、以及上报子设备列表、上报子设备属性、上报子设备状态、上报子设备消息等接口。

使用AbstractGateway类

继承该类，在构造函数里提供子设备信息持久化接口，实现其下行消息转发的抽象接口：

    
             public abstract void onSubdevCommand(String requestId, Command command);

    public abstract void onSubdevPropertiesSet(String requestId, PropsSet propsSet);

    public abstract void onSubdevPropertiesGet(String requestId, PropsGet propsGet);

    public abstract void onSubdevMessage(DeviceMessage message);

iot-gateway-demo代码介绍
工程iot-gateway-demo基于AbstractGateway实现了一个简单的网关，它提供tcp设备接入能力。关键类：

SimpleGateway：继承自AbstractGateway，实现子设备管理和下行消息转发

StringTcpServer：基于netty实现一个TCP server，本例中子设备采用TCP协议，并且首条消息为鉴权消息

SubDevicesFilePersistence：子设备信息持久化，采用json文件来保存子设备信息，并在内存中做了缓存

Session：设备会话类，保存了设备id和TCP的channel的对应关系

SimpleGateway类

添加或删除子设备处理

添加子设备：AbstractGateway的onAddSubDevices接口已经完成了子设备信息的保存。我们不需要再增加额外处理，因此SimpleGateway不需要重写onAddSubDevices接口

删除子设备：我们不仅需要修改持久化信息，还需要断开当前子设备的连接。所以我们重写了onDeleteSubDevices接口，增加了拆链处理，然后调用父类的onDeleteSubDevices。

    
 @Override
    public int onDeleteSubDevices(SubDevicesInfo subDevicesInfo) {

        for (DeviceInfo subdevice : subDevicesInfo.getDevices()) {
            Session session = nodeIdToSesseionMap.get(subdevice.getNodeId());
            if (session != null) {
                if (session.getChannel() != null) {
                    session.getChannel().close();
                    channelIdToSessionMap.remove(session.getChannel().id().asLongText());
                    nodeIdToSesseionMap.remove(session.getNodeId());
                }
            }
        }
        return super.onDeleteSubDevices(subDevicesInfo);

    }

下行消息处理

网关收到平台下行消息时，需要转发给子设备。平台下行消息分为三种：设备消息、属性读写、命令。

设备消息：这里我们需要根据deviceId获取nodeId，从而获取session，从session里获取channel，就可以往channel发送消息。在转发消息时，可以根据需要进行一定的转换处理。

       
        
          
          
             @Override
    public void onSubdevMessage(DeviceMessage message) {

        //平台接口带的都是deviceId，deviceId是由nodeId和productId拼装生成的，即
        //deviceId = productId_nodeId
        String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(message.getDeviceId());
        if (nodeId == null) {
            return;
        }

        //通过nodeId获取session，进一步获取channel
        Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
        if (session == null) {
            log.error("subdev is not connected " + nodeId);
            return;
        }
        if (session.getChannel() == null){
            log.error("channel is null " + nodeId);
            return;
        }

        //直接把消息转发给子设备
        session.getChannel().writeAndFlush(message.getContent());
        log.info("writeAndFlush " + message);
    }

           

         

       
      

属性读写：

属性读写包括属性设置和属性查询。

属性设置：

       
             @Override
    public void onSubdevPropertiesSet(String requestId, PropsSet propsSet) {

        if (propsSet.getDeviceId() == null) {
            return;
        }

        String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(propsSet.getDeviceId());
        if (nodeId == null) {
            return;
        }

        Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
        if (session == null) {
            return;
        }

        //这里我们直接把对象转成string发给子设备，实际场景中可能需要进行一定的编解码转换
        session.getChannel().writeAndFlush(JsonUtil.convertObject2String(propsSet));

        //为了简化处理，我们在这里直接回响应。更合理做法是在子设备处理完后再回响应
        getClient().respondPropsSet(requestId, IotResult.SUCCESS);

        log.info("writeAndFlush " + propsSet);

    }

属性查询：

        
              @Override
    public void onSubdevPropertiesGet(String requestId, PropsGet propsGet) {

        //不建议平台直接读子设备的属性，这里直接返回失败
        log.error("not supporte onSubdevPropertiesGet");
        deviceClient.respondPropsSet(requestId, IotResult.FAIL);
    }

命令：处理流程和消息类似，实际场景中可能需要不同的编解码转换。

       
            @Override
    public void onSubdevCommand(String requestId, Command command) {

        if (command.getDeviceId() == null) {
            return;
        }

        String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(command.getDeviceId());
        if (nodeId == null) {
            return;
        }

        Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
        if (session == null) {
            return;
        }

        //这里我们直接把command对象转成string发给子设备，实际场景中可能需要进行一定的编解码转换
        session.getChannel().writeAndFlush(JsonUtil.convertObject2String(command));

        //为了简化处理，我们在这里直接回命令响应。更合理做法是在子设备处理完后再回响应
        getClient().respondCommand(requestId, new CommandRsp(0));
        log.info("writeAndFlush " + command);
    }

上行消息处理

上行处理在StringTcpServer的channelRead0接口里。如果会话不存在，需要先创建会话：

如果子设备信息不存在，这里会创建会话失败，直接拒绝连接

    
          @Override
        protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String s) throws Exception {
            Channel incoming = ctx.channel();
            log.info("channelRead0" + incoming.remoteAddress() + " msg :" + s);

            //如果是首条消息,创建session
//如果是首条消息,创建session
            Session session = simpleGateway.getSessionByChannel(incoming.id().asLongText());
            if (session == null) {
                String nodeId = s;
                session = simpleGateway.createSession(nodeId, incoming);

                //创建会话失败，拒绝连接
                if (session == null) {
                    log.info("close channel");
                    ctx.close();
                }
            }

如果会话存在，则进行消息转发：

    
         else {
                //如果需要上报属性则调用reportSubDeviceProperties
                DeviceMessage deviceMessage = new DeviceMessage(s);
                deviceMessage.setDeviceId(session.getDeviceId());
                simpleGateway.reportSubDeviceMessage(deviceMessage, null);

            }

到这里，网关的关键代码介绍完了，其他的部分看源代码。整个demo是开源的，用户可以根据需要进行扩展。比如修改持久化方式、转发中增加消息格式的转换、实现其他子设备接入协议。

iot-gateway-demo的使用

创建子设备的产品，步骤可参考创建产品。
在创建的产品中定义模型，添加服务，服务ID为parameter。并且新增alarm和temperature两个属性，如下图所示
图8 模型定义-子设备产品

修改StringTcpServer的main函数，替换构造参数，然后运行该类。

      
            simpleGateway = new SimpleGateway(new SubDevicesFilePersistence(),
                "ssl://iot-acc.cn-north-4.myhuaweicloud.com:8883",
                "5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo", "mysecret");

在平台上看到该网关在线后，添加子设备。

图9 设备-添加子设备
点击放大

表1 子设备参数
	参数描述
所属产品	子设备所属的产品，选择步骤1创建的产品。
设备名称	即device_name，可自定义，如subdev_name
设备标识码	即node_id，填写subdev。
设备ID	即devicee_id，可不填写，自动生成。

此时网关上日志打印：

2024-04-16 21:00:01 INFO SubDevicesFilePersistence:112 - add subdev, the nodeId is subdev

运行TcpDevice类，建立连接后，输入步骤3中注册的子设备的nodeId，如subdev。

图10 子设备连接
点击放大

此时网关设备日志打印：

2024-04-16 21:00:54  INFO StringTcpServer:196 - initChannel: /127.0.0.1:21889
2024-04-16 21:01:00  INFO StringTcpServer:137 - channelRead0 is /127.0.0.1:21889, the msg is subdev
2024-04-16 21:01:00  INFO SimpleGateway:100 - create new session ok, the session is Session{nodeId='subdev', channel=[id: 0xf9b89f78, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:21889], deviceId='subdev_deviceId'}

在平台上看到子设备上线。
图11 设备列表-设备在线

子设备上报消息

图12 子设备上报消息
点击放大

查看日志看到上报成功

2024-04-16 21:02:36  INFO StringTcpServer:137 - channelRead0 is /127.0.0.1:21889, the msg is hello
2024-04-16 21:02:36  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/messages/up, msg = {"name":null,"id":null,"content":"hello","object_device_id":"subdev_deviceId"]
2024-04-16 21:02:36  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/gateway/sub_devices/properties/report, msg = {"devices":[{"services":[{"properties":{"temprature":2,"alarm":1},"service_id":"parameter","event_time":null}],"device_id":"subdev_deviceId"}]]