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4.1 设备上云

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4.1.1 sample代码架构

sample对设备上云消息（sys/product/{gateway_sn}/status）的处理主要包含两部分处理：

  • mqtt消息处理：对mqtt消息管理，将mqtt进行序列化、分派到不同通道（Channel）处理等操作，转化为符合业务处理的Java实体类。经过不同Channel处理后，再流经对应的业务处理中。
  • 业务处理：设备上下线后的在线状态等处理

sample对设备上云的整体处理流程如下图所示，在后续章节我们将详细介绍每部分的代码和处理。

4.1.2 sample代码实现

mqtt消息实现

1. 所有mqtt消息都会经过InboundMessageRouter#determineTargetChannels方法，在该方法中找到通过DeviceTopicEnum#find方法找到消息对应的主题，如是上线的消息会被选择到ChannelName.INBOUND_STATUS通道中。

public class InboundMessageRouter extends AbstractMessageRouter {

    @Override
    @Router(inputChannel = ChannelName.INBOUND)
    protected Collection<MessageChannel> determineTargetChannels(Message<?> message) {
        // 获取消息头
        MessageHeaders headers = message.getHeaders();
        String topic = headers.get(MqttHeaders.RECEIVED_TOPIC).toString();
        byte[] payload = (byte[])message.getPayload();
        log.debug("received topic :{} \t payload :{}", topic, new String(payload));
        // 根据消息topic不同，将消息转发到不同的channel中。
        // 上线消息sys/product/{gateway_sn}/status会被转发到ChannelName.INBOUND_STATUS通道中。
        DeviceTopicEnum topicEnum = DeviceTopicEnum.find(topic);
        MessageChannel bean = (MessageChannel) SpringBeanUtils.getBean(topicEnum.getBeanName());
        return Collections.singleton(bean);
    }
}

2. 上线消息被转发到ChannelName.INBOUND_STATUS中后，通过StatusRouter#statusRouterFlow方法中定义的流程处理，会将上线消息和下线消息交给不同的channel进行处理。

public IntegrationFlow statusRouterFlow() {
    return IntegrationFlows
        // 处理ChannelName.INBOUND_STATUS中的消息
        .from(ChannelName.INBOUND_STATUS)
        // 将消息转换为TopicStatusRequest<UpdateTopo>的Java实体消息
        .transform(Message.class, source -> {
            try {
                TopicStatusRequest<UpdateTopo> response = Common.getObjectMapper().readValue((byte[]) source.getPayload(), new TypeReference<TopicStatusRequest<UpdateTopo>>() {});
                String topic = String.valueOf(source.getHeaders().get(MqttHeaders.RECEIVED_TOPIC));
                return response.setFrom(topic.substring((BASIC_PRE + PRODUCT).length(), topic.indexOf(STATUS_SUF)));
            } catch (IOException e) {
                throw new CloudSDKException(e);
            }
        }, null)
        // 通过消息中的subDevices字段进行判断
        // 如果subDevices为空，则将消息交给ChannelName.INBOUND_STATUS_OFFLINE通道处理
        // 如果subDevices不为空，则将消息交给ChannelName.INBOUND_STATUS_ONLINE通道处理
        .<TopicStatusRequest<UpdateTopo>, Boolean>route(
            response -> Optional.ofNullable(response.getData()).map(UpdateTopo::getSubDevices).map(CollectionUtils::isEmpty).orElse(true),
            mapping -> mapping.channelMapping(true, ChannelName.INBOUND_STATUS_OFFLINE)
                .channelMapping(false, ChannelName.INBOUND_STATUS_ONLINE))
        .get();
}

3. 上下线的消息经过业务处理后，会被转发到ChannelName.OUTBOUND_STATUS通道中，在StatusRouter#replySuccessStatus方法中会被定义的流程进行处理。然后回复sys/product/{gateway_sn}/status_reply消息

public IntegrationFlow replySuccessStatus() {
    return IntegrationFlows
        // 接收ChannelName.OUTBOUND_STATUS通道中的消息
        .from(ChannelName.OUTBOUND_STATUS)
        // 通过以下的publish方法进行处理
        .handle(this::publish)
        .nullChannel();
}

private TopicStatusResponse publish(TopicStatusResponse request, MessageHeaders headers) {
    if (Objects.isNull(request)) {
        return null;
    }
    // 回复sys/product/{gateway_sn}/status_reply主题消息
    gatewayPublish.publishReply(request, headers);
    return request;
}

业务处理

设备上线

1. 设备上线的消息通过ChannelName.INBOUND_STATUS_ONLINE通道会传输给AbstractDeviceService#updateTopoOnline方法进行处理。如果开发需要自定义上线逻辑，如在设备上线时，将设备上线状态保存，即可定义业务实现类继承AbstractDeviceService实现updateTopoOnline方法。sample的实现是在SDKDeviceService类中，以下是对sample实现updateTopoOnline方法的说明：

public TopicStatusResponse<MqttReply> updateTopoOnline(TopicStatusRequest<UpdateTopo> request, MessageHeaders headers) {
    // 获取上线的子设备（飞行器）
    UpdateTopoSubDevice updateTopoSubDevice = request.getData().getSubDevices().get(0);
    // 获取飞行器设备的sn号
    String deviceSn = updateTopoSubDevice.getSn();
    // 在Redis中查找飞行器和网关设备（如果之前已经上线，会将它们存放到Redis中，防止重复上线）
    Optional<DeviceDTO> deviceOpt = deviceRedisService.getDeviceOnline(deviceSn);
    Optional<DeviceDTO> gatewayOpt = deviceRedisService.getDeviceOnline(request.getFrom());

    // 查询网关设备和飞行器的数据信息
    GatewayManager gatewayManager = SDKManager.registerDevice(request.getFrom(), deviceSn,
 request.getData().getDomain(), request.getData().getType(),
 request.getData().getSubType(), request.getData().getThingVersion(), updateTopoSubDevice.getThingVersion());

    if (deviceOpt.isPresent() && gatewayOpt.isPresent()) {
        // 设备再次上线
        deviceOnlineAgain(deviceOpt.get().getWorkspaceId(), request.getFrom(), deviceSn);
        return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
    }

    // 飞行器可能之前绑定在其他的网关设备上，通过这个方法将飞行器的网关设备绑定到当前网关设备
    changeSubDeviceParent(deviceSn, request.getFrom());

    // 将网关设备保存到数据库，并在Redis的在线设备中添加上当前网关设备
    DeviceDTO gateway = deviceGatewayConvertToDevice(request.getFrom(), request.getData());
    Optional<DeviceDTO> gatewayEntityOpt = onlineSaveDevice(gateway, deviceSn, null);
    // 如果保存失败，那么云端有bug，返回上线失败
    if (gatewayEntityOpt.isEmpty()) {
        log.error("Failed to go online, please check the status data or code logic.");
        return null;
    }
    
    // 将飞行器保存到数据库，并在Redis的在线设备中添加上当前飞行器
    DeviceDTO subDevice = subDeviceConvertToDevice(updateTopoSubDevice);
    Optional<DeviceDTO> subDeviceEntityOpt = onlineSaveDevice(subDevice, null, gateway.getDeviceSn());
    if (subDeviceEntityOpt.isEmpty()) {
        log.error("Failed to go online, please check the status data or code logic.");
        return null;
    }
    
    subDevice = subDeviceEntityOpt.get();
    gateway = gatewayEntityOpt.get();
    // 如果网关设备是机场，直接将飞行器绑定到机场的工作空间中
    dockGoOnline(gateway, subDevice);
    // 订阅网关设备上线后的主题，如osd、services、services_reply主题等
    deviceService.gatewayOnlineSubscribeTopic(gatewayManager);
    
    // 如果子设备没有绑定工作空间，那么就直接回复设备上线消息。不会走后面的通过websocket连接通知其他设备，设备上线了
    if (!StringUtils.hasText(subDevice.getWorkspaceId())) {
        return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
    }

    // 订阅子设备上线后的主题，如osd、services、services_reply主题等
    deviceService.subDeviceOnlineSubscribeTopic(gatewayManager);
    // 发布设备上线消息，通过websocket连接通知其他设备更新设备拓扑
    deviceService.pushDeviceOnlineTopo(gateway.getWorkspaceId(), gateway.getDeviceSn(), subDevice.getDeviceSn());
    deviceRedisService.setDeviceOnline(subDevice);

    log.debug("{} online.", subDevice.getDeviceSn());
    return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
}

2. 在AbstractDeviceService#updateTopoOnline方法中的@ServiceActivator注解中的outputChannel = ChannelName.OUTBOUND_STATUS说明，该方法的返回值会作为消息被传送给ChannelName.OUTBOUND_STATUS方法中进行回复设备。

@ServiceActivator(inputChannel = ChannelName.INBOUND_STATUS_ONLINE, outputChannel = ChannelName.OUTBOUND_STATUS)
public TopicStatusResponse<MqttReply> updateTopoOnline(TopicStatusRequest<UpdateTopo> request, MessageHeaders headers) {
    throw new UnsupportedOperationException("updateTopoOnline not implemented");
}

设备下线

1. 设备下线的消息通过ChannelName.INBOUND_STATUS_ONLINE通道会传输给AbstractDeviceService#

updateTopoOffline方法进行处理。如果开发需要自定义上线逻辑，如在设备下线时，将设备下线状态通知给所有websoket连接，即可定义业务实现类继承AbstractDeviceService实现updateTopoOffline方法。sample的实现是在SDKDeviceService类中，以下是对sample实现updateTopoOnline方法的说明：
public TopicStatusResponse<MqttReply> updateTopoOffline(TopicStatusRequest<UpdateTopo> request, MessageHeaders headers) {
    // 获取设备信息
    GatewayManager gatewayManager = SDKManager.registerDevice(request.getFrom(), null,
        request.getData().getDomain(), request.getData().getType(),
        request.getData().getSubType(), request.getData().getThingVersion(), null);
    // 网关设备在线，子设备不在线。云端也需要订阅网关设备上线的主题，如osd、services、services_reply等主题
    deviceService.gatewayOnlineSubscribeTopic(gatewayManager);
    // 如果是网关设备已经上线过（在Redis中能查找到设备消息），就不需要重复处理消息。
    Optional<DeviceDTO> deviceOpt = deviceRedisService.getDeviceOnline(request.getFrom());
    if (deviceOpt.isEmpty()) {
        // 将网关设备保存到数据库，已经在线设备添加上网关设备
        DeviceDTO gatewayDevice = deviceGatewayConvertToDevice(request.getFrom(), request.getData());
        Optional<DeviceDTO> gatewayDeviceOpt = onlineSaveDevice(gatewayDevice, null, null);
        // 如果保存设备失败，证明云端有bug，不回复设备上线消息
        if (gatewayDeviceOpt.isEmpty()) {
            return null;
        }
        // 向所有websocket连接推送网关设备上线的消息，让它们更新拓扑
        deviceService.pushDeviceOnlineTopo(gatewayDeviceOpt.get().getWorkspaceId(), request.getFrom(), null);
        return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
    }

    // 如果网关设备没有子设备，证明飞行器还没有开机，不是飞行器下线，直接返回
    String deviceSn = deviceOpt.get().getChildDeviceSn();
    if (!StringUtils.hasText(deviceSn)) {
        return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
    }
    
    // 云端处理子设备下线，取消订阅飞行器的主题，如osd、services、services_reply等主题
    deviceService.subDeviceOffline(deviceSn);
    // 回复设备下线消息
    return new TopicStatusResponse<MqttReply>().setData(MqttReply.success());
}

2. 在AbstractDeviceService#updateTopoOffline方法中的@ServiceActivator注解中的outputChannel = ChannelName.OUTBOUND_STATUS说明，该方法的返回值会作为消息被传送给ChannelName.OUTBOUND_STATUS方法中进行回复设备。

@ServiceActivator(inputChannel = ChannelName.INBOUND_STATUS_OFFLINE, outputChannel = ChannelName.OUTBOUND_STATUS)
public TopicStatusResponse<MqttReply> updateTopoOffline(TopicStatusRequest<UpdateTopo> request, MessageHeaders headers) {
    throw new UnsupportedOperationException("updateTopoOffline not implemented");
}

4.1.3 开发主题事项

1. sample后端会启动一个进程，定时检查设备的在线状态，如果长时间没有收到设备上报的osd信息，会将设备进行下线处理。具体逻辑在GlobalScheduleService#deviceStatusListen方法中。

// 每30s进行一次检查
@Scheduled(initialDelay = 10, fixedRate = 30, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
private void deviceStatusListen() {
    int start = RedisConst.DEVICE_ONLINE_PREFIX.length();
    // 获取到所有的在线设备
    RedisOpsUtils.getAllKeys(RedisConst.DEVICE_ONLINE_PREFIX + "*").forEach(key -> {
        long expire = RedisOpsUtils.getExpire(key);
        // 如果过期时间小于等于30s
        if (expire <= 30) {
            DeviceDTO device = (DeviceDTO) RedisOpsUtils.get(key);
            if (null == device) {
                return;
        }
        
        if (DeviceDomainEnum.DRONE == device.getDomain()) {
            // 如果是飞行器，就走飞行器下线的逻辑
            deviceService.subDeviceOffline(key.substring(start));
        } else {
            // 如果是网关设备，就走网关设备的下线逻辑
            deviceService.gatewayOffline(key.substring(start));
        }
        // 删除已下线的设备
        RedisOpsUtils.del(key);
     }
    });

 log.info("Subscriptions: {}", Arrays.toString(topicService.getSubscribedTopic()));
}

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