物联网架构成长之路(21)-业务服务器设计1

0.前言
　　前段时间忙了其他事了，感觉利用周末的时间效率好低哦。没有平时上班时间的效率高。哈哈哈。这篇博客，主要是物联网业务服务器前期的一些简单设计。主要是设备如何进行登录，从业务服务器那里获取Token后，登陆到MQTT服务器。业务服务器对设备的登录验证，ACL权限验证这两方面。主要是把业务服务器与MQTT服务器联系起来。

　　距离上次EMQ学习已经有一段时间了，测试服务器也已经换了。由于一些原因，只能用自己的服务器了。博客中出现的IP或者域名，由于只是测试环境，没有进行过多的限制，有幸看到博客的，请不要搞破坏哦。哈哈哈。/滑稽

　　每个人对业务的设计的不同的，我只是根据自己的了解来设计的。有更好的想法，可以在下面评论区，跟我讨论哦。

1.EMQ服务器配置
　　本次使用2.3.5版本。直接是从github.com上拉取下来的，然后进行源代码进行安装的。前期开发不用涉及到插件开发，可以直接使用官网提供的二进制包。不然的话，就用源代码自己编译。注意这里如果自己编译的话，Erlang要 R20+版本才可以。自己到http://www.erlang.org 下载新版的Erlang/OTP。

　　一切的编译步骤，我在前面的博客有提到，不清楚的可以看我前面的博客。虽然EMQ进行了小版本更新，但是大体的编译流程还是差不多了。这里就不多说了。

　　编译后，会在emq-relx目录下生成_rel/emqttd目录。

　　我觉得MQTT通信服务器与业务服务器是要尽量分开的，特别是不要在MQTT服务器里做过多的业务处理。所以使用EMQ服务器里面的帐号验证和ACL权限验证。采用的是Redis中间件验证方式。

　　由于默认的EMQ服务器是不多帐号密码进行验证和主题的验证。这里我们要开启验证。下面的这些配置是对默认的配置进行的修改。

　　（1）data/loaded_plugins 文件

　　这里要增加一行emq_auth_redis

　　（2）etc/emq.conf

　　由于现在是单服务器，性能配置什么都是默认的就可以。现在我还没有了解所有的配置，性能调优以后看有没有机会了解。

　　这里要修改的是可以修改node.name 和 node.cookie，两个也可以使用默认就可以。

　　由于默认的EMQ服务器是不检查帐号密码和ACL权限的。这里需要修改emq.conf使其要进行验证。还有cache_acl这个默认是true， 测试的时候最好是设置为false，这里如果是true的话，那么EMQ同样会对ACL进行验证。但是只验证一次，就是在第一次发布或者订阅对应的Topic时会去判断ACL，如果通过了，那么下次对这个Topic进行sub/pub是不再进行判断验证的，同理不通过了，下次也不会进行验证。如果有cache是可以提高性能，但是对于那些需要对权限动态修改的业务场景，这个功能就不能用了。对应的配置项是

1 mqtt.allow_anonymous = false
2 mqtt.acl_nomatch = deny
3 mqtt.cache_acl = false

　　（3）etc/plugins/emq_auth_redis.conf

　　修改对应的redis地址和密码， 分别对应的配置项是 auth.redis.server=127.0.0.1:6379 和 auth.redis.password=password 剩下的cmd不用修改，使用默认的，后续开发如果需要自定义的，可以修改这里的cmd。

　　嗯，剩下的就不用再配置了。

　　./bin/emqttd start 启动EMQ服务器就可以。然后通过Web管理界面进行查看，服务是否启动。然后在里面提供的WebSocket界面测试连接。

　　

2.业务代码

　　如果在EMQ服务器里做业务处理的话，不是不行，但是呢，Erlang这个语言，处理业务不好，我也不熟悉，作为一个项目来说，招人也不好招。

　　我还是使用较为通用的Java来做业务处理。Java的生态会好很多。本次使用Spring Boot 2.0框架。由于本篇博客主要讲的是物联网业务方面的，关于Spring Boot的一些配置，这里就不展开了。以后有机会再写成博客说明。

　　从上面的图可以看到，现在没有帐号密码是不能登录到MQTT服务器了。EMQ是通过查询Redis然后进行验证的。所以我只需要在业务服务器增加一段往Redis服务器写入权限控制的数据记录即可。关于默认的格式，参考EMQ文档。

　　Login代码段

 1     @Autowired
 2     private StringRedisTemplate stringredisTemplate;
 3     
 4     @RequestMapping(value="login")
 5     public @ResponseBody IOTDeviceModel login(HttpSession session,
 6             @RequestParam("username") String username, @RequestParam("password") String password){
 7         //检验帐号密码
 8         IOTDeviceModel dev = new IOTDeviceModel();
 9         if(username.equals("demo")){
10             dev = getIOTDeviceModelDemo();
11         }else if(username.equals("test")){
12             dev = getIOTDeviceModelTest();
13         }else{
14             dev.setMsg("用户名，密码错误.");
15             return dev;
16         }
17         session.setAttribute("session_user", dev);
18         //设置到 mqtt-redis 并返回token
19         stringredisTemplate.opsForHash().put("mqtt_user:" + dev.getUUID(), "password", dev.getToken());
20         stringredisTemplate.expire("mqtt_user:" + dev.getUUID(), 100, TimeUnit.SECONDS);
21         //这里查询模拟数据数据库，允许当前用户可以发布和订阅的Topic
22         stringredisTemplate.opsForHash().put("mqtt_acl:" + dev.getUUID(), "/publicroom", "3");
23         //返回成功
24         dev.setMsg("创建成功, 请使用uuid,token 登陆到mqtt服务器");
25         return dev;
26     }

　　GetModel代码段

 1     //测试用户 Demo
 2     private IOTDeviceModel getIOTDeviceModelDemo(){
 3         IOTDeviceModel model = new IOTDeviceModel();
 4         model.setDevid(1);
 5         model.setUsername("demo");
 6         model.setPassword("demo");
 7         model.setUUID("5a53a33d-98af-4f87-bb57-cc2e21450b36");
 8         model.setToken(UUID.randomUUID().toString()); //生成临时的Token
 9         return model;
10     }
11     //测试用户Test
12     private IOTDeviceModel getIOTDeviceModelTest(){
13         IOTDeviceModel model = new IOTDeviceModel();
14         model.setDevid(2);
15         model.setUsername("test");
16         model.setPassword("test");
17         model.setUUID("f9a06e81-3f12-425b-b58d-21fca17b9932");
18         model.setToken(UUID.randomUUID().toString());
19         return model;
20     }

　　上面的代码很简单了，就是判断当前帐号密码是否正确，如果正确的，就写入Redis。可能会有疑问，为什么设置到Redis的密码，不直接使用password字段，而是随机生成Token。这是由于业务中数据库保存的密码一般都是加密后的。而加密算法也是各不相同，默认的MD5可能不满足，当然也有基于一些其他的原因。这里就是返回Token，然后用户、设备通过业务服务器获取到Token，登录到MQTT服务器上。

　　
　　这样就登录成功了。现在这个帐号只能发布和订阅/publicroom这个主题。通过自带的测试工具进行测试如下

　　

　　可以发现，分别对/World 和 /publicroom这两个主题进行订阅和发布，都是成功的，但是真正在服务器发送数据通信的只有/publicroom这个主题，因为只有这个主题是被允许的，/World这个主题不允许。

　　其实按照正常逻辑来说，这里的/World最好是连订阅都是不允许的，但是好像默认的这里WebSocket插件没有做处理。如果以后我基于自己开发插件的话，这里可以进行限制处理了。

3.测试结果

　　主要重新梳理一下流程。

　　(1)一个简答的测试界面

 1 <!DOCTYPE html>
 2 <html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
 3       xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3">
 4 <head>
 5     <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1"/>
 6     <meta charset="UTF-8"/>
 7     <title>EMQ-测试</title>
 8 </head>
 9 <body>
10 以下是模拟用户/设备登录业务服务获取Token<br>
11 用户名: <input id="username" />
12 密码: <input id="password" /> 
13 <button id="login-btn">登录业务服务器</button> <br>
14 登陆后信息: <div id='login-ret'></div>
15 
16 <hr>
17 以下是用户/设备获取Token后登录到MQTT服务器<br>
18 用户名: <input id="mqtt-username"/>
19 密码: <input id="mqtt-password"/>
20 <button id="mqtt-login-btn">登录MQTT</button> <br>
21 登陆后信息: <div id="mqtt-login-ret"></div>
22 
23 <hr>
24 登录到MQTT后
25 <script src="http://apps.bdimg.com/libs/jquery/2.1.4/jquery.min.js" type="text/javascript"></script>
26 <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/paho-mqtt/1.0.1/mqttws31.min.js" type="text/javascript"></script>
27 <script th:inline="javascript">
28     jQuery(function($){
29         bindBtnLogin();
30     });
31     
32     function bindBtnLogin(){
33         $("#login-btn").bind('click', function(){
34             var username = $("#username").val();
35             var password = $("#password").val();
36             $.post("/login", {
37                 username: username,
38                 password: password
39             }, function(ret){
40                 console.log(ret);
41                 $("#login-ret").html(JSON.stringify(ret));
42             });
43         });
44     }
45 </script>
46 </body>
47 </html>

 

　　

　　输入demo demo 进行登录，然后返回Token，然后我使用MQTT客户端去连接。这里的客户端使用的是 Eclipse Paho MQTT Utility 工具。

　　填写对应的服务器地址，然后在选项里写入帐号密码，这里的帐号就是上图的UUID，密码就是上图的Token了。然后登录成功。

　　

　　(2)查看Redis数据

　　这里使用Redis客户端进行查看，方便调试

　　

　　这里的mqtt_user:** 由于设置了TTL，所以会在一段时间后自动删除掉。

　　(3)客户端订阅主题

 

　　依次在下面订阅/publicroom和/TTT两个主题，会发现两个都订阅成功（具体原因，上面有说到）。然后在下面的发布，分别对/publicroom和/TTT主题进行发布信息。下图是运行结果。注意这里的订阅要分开进行订阅，不要两个选中然后订阅。这里的/TTT订阅不成功了？这么说，EMQ服务器应该是有处理返回的。

　　

　　(4)再用另外的帐号

　　这里同理，按照上面的流程，再用另外的帐号，进行登录，然后两个帐号互发信息。经测试，基本符合预期的。

　　(5)Web管理界面

　　这里看一下几个管理界面。

　　

　　

　　两个用户，ClientID分别就是上面业务服务器模拟的两台设备。

4.简单流程图

　　

5.其他

　　最后多说两句，一个产品的业务逻辑和业务需求的前期确认是跟一开始的Topic设计是相关的。Topic如果一开始设计的不好，后面的业务就很难进行扩展了。只能往EMQ增加逻辑判断，我觉得是很没有必要的。很多可以靠Topic的巧妙设计来避开复杂的业务逻辑。

　　另外,需要很多对设备的统计,操作的处理.例如统计当前主题下订阅的用户,踢出主题下的某个用户,系统推送下发消息等.比如统计用户,这个我觉得是业务相关的,需要从业务服务器中获取,但是业务服务器一般没有这些数据,所以就需要业务服务器Hook到MQTT服务获取实时在线数.又比如消息下发推送,这个肯定是业务服务器下发消息,比如广播等,同样要写MQTT插件.

　　当然，这个是个人的想法。期待下一篇博客 业务系统设计2。

 

posted @ 2018-04-15 23:55  无脑仔的小明  阅读(1608)  评论(2)  编辑  收藏  举报