物联网架构成长之路(21)-业务服务器设计1

时间 2019-12-18

原文原文链接

0.前言
　　前段时间忙了其余事了，感受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陆，从业务服务器那里获取Token后，登录到MQTT服务器。业务服务器对设备的登陆验证，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。javascript

　　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。因为一些缘由，只能用本身的服务器了。博客中出现的IP或者域名，因为只是测试环境，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html

　　每一个人对业务的设计的不一样的，我只是根据本身的了解来设计的。有更好的想法，能够在下面评论区，跟我讨论哦。java

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，而后进行源代码进行安装的。前期开发不用涉及到插件开发，能够直接使用官网提供的二进制包。否则的话，就用源代码本身编译。注意这里若是本身编译的话，Erlang要 R20+版本才能够。本身到http://www.erlang.org 下载新版的Erlang/OTP。node

　　一切的编译步骤，我在前面的博客有提到，不清楚的能够看我前面的博客。虽然EMQ进行了小版本更新，可是大致的编译流程仍是差很少了。这里就很少说了。jquery

　　编译后，会在emq-relx目录下生成_rel/emqttd目录。git

　　我以为MQTT通讯服务器与业务服务器是要尽可能分开的，特别是不要在MQTT服务器里作过多的业务处理。因此使用EMQ服务器里面的账号验证和ACL权限验证。采用的是Redis中间件验证方式。github

　　因为默认的EMQ服务器是很少账号密码进行验证和主题的验证。这里咱们要开启验证。下面的这些配置是对默认的配置进行的修改。ajax

　　（1）data/loaded_plugins 文件redis

　　这里要增长一行emq_auth_redis算法

　　（2）etc/emq.conf

　　因为如今是单服务器，性能配置什么都是默认的就能够。如今我尚未了解全部的配置，性能调优之后看有没有机会了解。

　　这里要修改的是能够修改node.name 和 node.cookie，两个也可使用默认就能够。

　　因为默认的EMQ服务器是不检查账号密码和ACL权限的。这里须要修改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，这里若是是true的话，那么EMQ一样会对ACL进行验证。可是只验证一次，就是在第一次发布或者订阅对应的Topic时会去判断ACL，若是经过了，那么下次对这个Topic进行sub/pub是再也不进行判断验证的，同理不经过了，下次也不会进行验证。若是有cache是能够提升性能，可是对于那些须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，后续开发若是须要自定义的，能够修改这里的cmd。

　　嗯，剩下的就不用再配置了。

　　./bin/emqttd start 启动EMQ服务器就能够。而后经过Web管理界面进行查看，服务是否启动。而后在里面提供的WebSocket界面测试链接。

2.业务代码

　　若是在EMQ服务器里作业务处理的话，不是不行，可是呢，Erlang这个语言，处理业务很差，我也不熟悉，做为一个项目来讲，招人也很差招。

　　我仍是使用较为通用的Java来作业务处理。Java的生态会好不少。本次使用Spring Boot 2.0框架。因为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。之后有机会再写成博客说明。

　　从上面的图能够看到，如今没有账号密码是不能登陆到MQTT服务器了。EMQ是经过查询Redis而后进行验证的。因此我只须要在业务服务器增长一段往Redis服务器写入权限控制的数据记录便可。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         //检验账号密码
 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，容许当前用户能够发布和订阅的Topic
22         stringredisTemplate.opsForHash().put("mqtt_acl:" + dev.getUUID(), "/publicroom", "3");
23         //返回成功
24         dev.setMsg("建立成功, 请使用uuid,token 登录到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，就是判断当前账号密码是否正确，若是正确的，就写入Redis。可能会有疑问，为何设置到Redis的密码，不直接使用password字段，而是随机生成Token。这是因为业务中数据库保存的密码通常都是加密后的。而加密算法也是各不相同，默认的MD5可能不知足，固然也有基于一些其余的缘由。这里就是返回Token，而后用户、设备经过业务服务器获取到Token，登陆到MQTT服务器上。

　　
　　这样就登陆成功了。如今这个账号只能发布和订阅/publicroom这个主题。经过自带的测试工具进行测试以下

　　能够发现，分别对/World 和 /publicroom这两个主题进行订阅和发布，都是成功的，可是真正在服务器发送数据通讯的只有/publicroom这个主题，由于只有这个主题是被容许的，/World这个主题不容许。

　　其实按照正常逻辑来讲，这里的/World最好是连订阅都是不容许的，可是好像默认的这里WebSocket插件没有作处理。若是之后我基于本身开发插件的话，这里能够进行限制处理了。

3.测试结果

　　主要从新梳理一下流程。

　　(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 如下是模拟用户/设备登陆业务服务获取Token<br>
11 用户名: <input id="username" />
12 密码: <input id="password" /> 
13 <button id="login-btn">登陆业务服务器</button> <br>
14 登录后信息: <div id='login-ret'></div>
15 
16 <hr>
17 如下是用户/设备获取Token后登陆到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">登陆MQTT</button> <br>
21 登录后信息: <div id="mqtt-login-ret"></div>
22 
23 <hr>
24 登陆到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 进行登陆，而后返回Token，而后我使用MQTT客户端去链接。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，而后在选项里写入账号密码，这里的账号就是上图的UUID，密码就是上图的Token了。而后登陆成功。

　　(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:** 因为设置了TTL，因此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（具体缘由，上面有说到）。而后在下面的发布，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，不要两个选中而后订阅。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)再用另外的账号

　　这里同理，按照上面的流程，再用另外的账号，进行登陆，而后两个账号互发信息。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.其余

　　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若是一开始设计的很差，后面的业务就很难进行扩展了。只能往EMQ增长逻辑判断，我以为是很没有必要的。不少能够靠Topic的巧妙设计来避开复杂的业务逻辑。

　　另外,须要不少对设备的统计,操做的处理.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.好比统计用户,这个我以为是业务相关的,须要从业务服务器中获取,可是业务服务器通常没有这些数据,因此就须要业务服务器Hook到MQTT服务获取实时在线数.又好比消息下发推送,这个确定是业务服务器下发消息,好比广播等,一样要写MQTT插件.

　　固然，这个是我的的想法。期待下一篇博客业务系统设计2。