自动销售设备 发表于 2025-2-7 03:31:15

基于surging 的木舟平台如何通过Tcp或者UDP网络组件接入设备

一、概述

      上篇文章介绍了木舟通过HTTP网络组件接入设备,那么此篇文章将介绍如何利用Tcp或者UDP网络组件接入设备.
      木舟 (Kayak) 是什么?
       木舟(Kayak)是基于.NET6.0软件环境下的surging微服务引擎进行开发的, 平台包含了微服务和物联网平台。支持异步和响应式编程开发,功能包含了物模型,设备,产品,网络组件的统一管理和微服务平台下的注册中心,服务路由,模块,中间服务等管理。还有多协议适配(TCP,MQTT,UDP,CoAP,HTTP,Grpc,websocket,rtmp,httpflv,webservice,等),通过灵活多样的配置适配能够接入不同厂家不同协议等设备。并且通过设备告警,消息通知,数据可视化等功能。能够让你能快速建立起微服务物联网平台系统。
     那么下面就为大家介绍如何从创建组件、协议、设备网关,设备到设备网关接入,再到设备数据上报,把整个流程通过此篇文章进行阐述。
二、网络组件

1.编辑创建Tcp协议的网络组件,可以选择共享配置和独立配置(独立配置是集群模式). 下图是解析方式选择了自定义脚本进行解码操作。

 还可以选择其它解析方式:如下图

 
 2. 编辑创建UDP协议的网络组件,可以选择共享配置和独立配置(独立配置是集群模式). 可以选择单播或组播。

 
三、自定义协议


[*]如何创建自定义协议模块
如果是网络编程开发,必然会涉及到协议报文的编码解码处理,那么对于平台也是做到了灵活处理,首先是协议模块创建,通过以下代码看出协议模块可以添加协议说明md文档, 身份鉴权处理,消息编解码,元数据配置。下面一一介绍如何进行编写
public class Demo3ProtocolSupportProvider : ProtocolSupportProvider {      public override IObservable<ProtocolSupport> Create(ProtocolContext context)   {         var support = new ComplexProtocolSupport();         support.Id = "demo_3";         support.Name = "演示协议3";         support.Description = "演示协议3";         support.AddAuthenticator(MessageTransport.Tcp, new Demo5Authenticator());         support.AddDocument(MessageTransport.Tcp, "Document/document-tcp.md");         support.Script = "\r\nvar decode=function(buffer)\r\n{\r\nparser.Fixed(5).Handler(\r\n function(buffer){ \r\n      var bytes = BytesUtils.GetBytes(buffer,1,4);\r\n      var len = BytesUtils.LeStrToInt(bytes,1,4);//2. 获取消息长度.\r\n       var buf = BytesUtils.Slice(buffer,0,5); \r\n parser.Fixed(len).Result(buf); \r\n      }).Handler(function(buffer){ parser.Result(buffer).Complete();\r\n      }\r\n )\r\n}\r\nvar encode=function(buffer)\r\n{\r\n}";                support.AddMessageCodecSupport(MessageTransport.Tcp, () => Observable.Return(new ScriptDeviceMessageCodec(support.Script)));         support.AddConfigMetadata(MessageTransport.Tcp, _tcpConfig);         support.AddAuthenticator(MessageTransport.Udp, new Demo5Authenticator());          support.Script = "\r\nvar decode=function(buffer)\r\n{\r\nparser.Fixed(5).Handler(\r\n function(buffer){ \r\n      var bytes = BytesUtils.GetBytes(buffer,1,4);\r\n      var len = BytesUtils.LeStrToInt(bytes,1,4);//2. 获取消息长度.\r\n       var buf = BytesUtils.Slice(buffer,0,5); \r\n parser.Fixed(len).Result(buf); \r\n      }).Handler(function(buffer){ parser.Result(buffer).Complete();\r\n      }\r\n )\r\n}\r\nvar encode=function(buffer)\r\n{\r\n}";         support.AddMessageCodecSupport(MessageTransport.Udp, () => Observable.Return(new ScriptDeviceMessageCodec(support.Script)));         support.AddConfigMetadata(MessageTransport.Udp, _udpConfig);         return Observable.Return(support);   }}
1. 添加协议说明文档如代码: support.AddDocument(MessageTransport.Tcp, "Document/document-tcp.md");,文档仅支持 markdown文件,如下所示
 
### 认证说明CONNECT报文:```textclientId: 设备IDpassword: md5(timestamp+"|"+secureKey) ```
 
2. 添加身份鉴权如代码: support.AddAuthenticator(MessageTransport.Http, new Demo5Authenticator()) ,自定义身份鉴权Demo5Authenticator 代码如下:
 
public class Demo5Authenticator : IAuthenticator       {         public IObservable<AuthenticationResult> Authenticate(IAuthenticationRequest request, IDeviceOperator deviceOperator)         {               var result = Observable.Return<AuthenticationResult>(default);               if (request is DefaultAuthRequest)               {                   var authRequest = request as DefaultAuthRequest;                   deviceOperator.GetConfig(authRequest.GetTransport()==MessageTransport.Http?"token": "key").Subscribe(config =>                   {                     var password = config.Convert<string>();                     if (authRequest.Password.Equals(password))                     {                           result= result.Publish(AuthenticationResult.Success(authRequest.DeviceId));                     }                     else                     {                           result= result.Publish(AuthenticationResult.Failure(StatusCode.CUSTOM_ERROR, "验证失败,密码错误"));                     }                   });               }               else               result = Observable.Return<AuthenticationResult>(AuthenticationResult.Failure(StatusCode.CUSTOM_ERROR, "不支持请求参数类型"));               return result;         }         public IObservable<AuthenticationResult> Authenticate(IAuthenticationRequest request, IDeviceRegistry registry)         {               var result = Observable.Return<AuthenticationResult>(default);               var authRequest = request as DefaultAuthRequest;               registry               .GetDevice(authRequest.DeviceId)               .Subscribe(async p => {                  var config=await p.GetConfig(authRequest.GetTransport() == MessageTransport.Http ? "token" : "key");                     var password= config.Convert<string>();                  if(authRequest.Password.Equals(password))                     {                         result= result.Publish(AuthenticationResult.Success(authRequest.DeviceId));                     }                     else                     {                         result= result.Publish(AuthenticationResult.Failure(StatusCode.CUSTOM_ERROR, "验证失败,密码错误"));                     }               });               return result;         }       }
 
3.添加消息编解码代码  support.AddMessageCodecSupport(MessageTransport.Tcp, () => Observable.Return(new ScriptDeviceMessageCodec(support.Script)));, 可以自定义编解码,ScriptDeviceMessageCodec代码如下:
 
using DotNetty.Buffers;using Jint;using Jint.Parser;using Microsoft.CodeAnalysis.Scripting;using Microsoft.Extensions.Logging;using RulesEngine.Models;using Surging.Core.CPlatform.Codecs.Core;using Surging.Core.CPlatform.Utilities;using Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.Device.Message;using Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.Device.Message.Event;using Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.Device.Message.Property;using Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.Device.MessageCodec;using Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.RuleParser.Implementation;using Surging.Core.DeviceGateway.Utilities;using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Reactive.Linq;using System.Reactive.Subjects;using System.Runtime;using System.Text;using System.Text.Json;using System.Text.RegularExpressions;using System.Threading.Tasks;namespace Surging.Core.DeviceGateway.Runtime.Device.Implementation{    public class ScriptDeviceMessageCodec : DeviceMessageCodec    {      public string GlobalVariable { get; private set; }      public string EncoderScript { get; private set; }      public string DecoderScript { get; private set; }      public IObservable<Task<RulePipePayloadParser>> _rulePipePayload;      private readonly ILogger<ScriptDeviceMessageCodec> _logger;         public ScriptDeviceMessageCodec(string script) {            _logger = ServiceLocator.GetService<ILogger<ScriptDeviceMessageCodec>>();            RegexOptions options = RegexOptions.Singleline | RegexOptions.IgnoreCase;            string matchStr = Regex.Match(script, @"var\s*[\w$]*\s*\=.*function.*\(.*\)\s*\{[\s\S]*\}.*?v", options).Value;            if (!string.IsNullOrEmpty(matchStr))            {                DecoderScript = matchStr.TrimEnd('v');                DecoderScript= Regex.Replace(DecoderScript, @"var\s*[\w$]*\s*\=[.\r|\n|\t|\s]*?(function)\s*\([\w$]*\s*\)\s*\{", "", RegexOptions.IgnoreCase);                DecoderScript= DecoderScript.Slice(0, DecoderScript.LastIndexOf('}'));                EncoderScript = script.Replace(DecoderScript, "");                            }             var matchStr1 = Regex.Matches(script, @"(?<=var).*?(?==)|(?=;)|(?=v)", options).FirstOrDefault(p=>!string.IsNullOrEmpty(p.Value))?.Value;            if (!string.IsNullOrEmpty(matchStr1))            {                GlobalVariable = matchStr1.TrimEnd(';');            }            var ruleWorkflow = new RuleWorkflow(DecoderScript);            _rulePipePayload= Observable.Return( GetParser( GetRuleEngine(ruleWorkflow), ruleWorkflow));         }      public override   IObservable<IDeviceMessage> Decode(MessageDecodeContext context)      {            var result = Observable.Return<IDeviceMessage>(null);            _rulePipePayload.Subscribe(async p =>            {                var parser = await p;                parser.Build(context.GetMessage().Payload);                parser.HandlePayload().Subscribe(async p =>                {                  try                  {                        var headerBuffer=parser.GetResult().FirstOrDefault();                        var buffer = parser.GetResult().LastOrDefault();                        var str = buffer.GetString(buffer.ReaderIndex, buffer.ReadableBytes, Encoding.UTF8);                         var session = await context.GetSession();                        if (session?.GetOperator() == null)                        {                            var onlineMessage = JsonSerializer.Deserialize<DeviceOnlineMessage>(str);                            result = result.Publish(onlineMessage);                        }                        else                        {                            var messageType = headerBuffer.GetString(0, 1, Encoding.UTF8);                            if (Enum.Parse<MessageType>(messageType.ToString()) == MessageType.READ_PROPERTY)                            {                              var onlineMessage = JsonSerializer.Deserialize<ReadPropertyMessage>(str);                              result = result.Publish(onlineMessage);                            }                            else if (Enum.Parse<MessageType>(messageType.ToString()) == MessageType.EVENT)                            {                              var onlineMessage = JsonSerializer.Deserialize<EventMessage>(str);                              result = result.Publish(onlineMessage);                            }                        }                  }                  catch (Exception e)                  {                  }                  finally                  {                        p.Release();                        parser.Close();                  }                });            });            return result;      }      public override IObservable<IEncodedMessage> Encode(MessageEncodeContext context)      {            context.Reply(((RespondDeviceMessage<IDeviceMessageReply>)context.Message).NewReply().Success(true));            return Observable.Empty<IEncodedMessage>();      }      private RulesEngine.RulesEngine GetRuleEngine(RuleWorkflow ruleWorkflow)      {            var reSettingsWithCustomTypes = new ReSettings { CustomTypes = new Type[] { typeof(RulePipePayloadParser) } };            var result = new RulesEngine.RulesEngine(new Workflow[] { ruleWorkflow.GetWorkflow() }, null, reSettingsWithCustomTypes);            return result;      }      private async Task<RulePipePayloadParser> GetParser(RulesEngine.RulesEngine engine, RuleWorkflow ruleWorkflow)      {            var payloadParser = new RulePipePayloadParser();            var ruleResult = await engine.ExecuteActionWorkflowAsync(ruleWorkflow.WorkflowName, ruleWorkflow.RuleName, new RuleParameter[] { new RuleParameter("parser", payloadParser) });            if (ruleResult.Exception != null && _logger.IsEnabled(LogLevel.Error))                _logger.LogError(ruleResult.Exception, ruleResult.Exception.Message);            return payloadParser;      }    }}
 
4.添加元数据配置代码 support.AddConfigMetadata(MessageTransport.Tcp, _tcpConfig);  _tcpConfig代码如下:
 
      private readonly DefaultConfigMetadata _tcpConfig = new DefaultConfigMetadata(      "TCP认证配置"      , "key为tcp认证密钥")      .Add("tcp_auth_key", "key", "TCP认证KEY", StringType.Instance);
 
_udpConfig代码如下:
 
   private readonly DefaultConfigMetadata _udpConfig = new DefaultConfigMetadata(   "udp认证配置"   , "key为udp认证密钥")   .Add("udp_auth_key", "key", "TCP认证KEY", StringType.Instance);
 

[*]如何加载协议模块,协议模块包含了协议模块支持自定义脚本、添加引用、上传热部署加载。                           
自定义脚本,选择了自定义脚本解析,如果本地有设置消息编解码,会进行覆盖

 
   引用加载模块

上传热部署协议模块
首先利用以下命令发布模块:

 然后打包上传协议模块
 

  四、设备网关

创建TCP设备网关

 创建UDP设备网关

 
 五、产品管理

以下是添加产品。
 

 设备接入

 
 六、设备管理

添加设备

 Tcp认证配置

 添加告警阈值

 事件定义

 
 七、测试

 利用测试工具进行Tcp测试,以调用tcp://127.0.0.1:993为例,
测试设备上线 
字符串: 293\0\0{"MessageType":2,"Headers":{"token":"123456"},"DeviceId":"scro-34","Timestamp":1726540220311}  
说明:第一个字符表示类型,第二个表示消息内容长度
16进制:32393300007b224d65737361676554797065223a322c2248656164657273223a7b22746f6b656e223a22313233343536227d2c224465766963654964223a227363726f2d3334222c2254696d657374616d70223a313732363534303232303331317d
 结果如下:

测试上报属性
字符串:195\0\0{"MessageType":1,"Properties":{"temp":"38.24"},"DeviceId":"scro-34","Timestamp":1726560007339}
16进制:31393500007b224d65737361676554797065223a312c2250726f70657274696573223a7b2274656d70223a2233382e3234227d2c224465766963654964223a227363726f2d3334222c2254696d657374616d70223a313732363536303030373333397d
 结果如下:

 
测试事件
字符串:8307\0{"MessageType":8,"Data":{"deviceId":"scro-34","level":"alarm","alarmTime":"2024-11-07 19:47:00","from":"device","alarmType":"设备告警","coordinate":"33.345,566.33","createTime":"2024-11-07 19:47:00","desc":"温度超过阈值"},"DeviceId":"scro-34","EventId":"alarm","Timestamp":1726540220311}
16进制: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
 结果如下:

可以在平台界面看到上报的数据


 利用测试工具进行Udp测试,以调用udp://127.0.0.1:267为例,
测试设备上线 
字符串:295\0\0{"MessageType":2,"Headers":{"token":"123456"},"DeviceId":"srco-2555","Timestamp":1726540220311}
说明:第一个字符表示类型,第二个表示消息内容长度
16进制:32393500007b224d65737361676554797065223a322c2248656164657273223a7b22746f6b656e223a22313233343536227d2c224465766963654964223a227372636f2d32353535222c2254696d657374616d70223a313732363534303232303331317d
 结果如下:

 
测试上报属性
字符串:197\0\0{"MessageType":1,"Properties":{"temp":"38.24"},"DeviceId":"srco-2555","Timestamp":1726560007339}
说明:第一个字符表示类型,第二个表示消息内容长度
16进制:31393700007b224d65737361676554797065223a312c2250726f70657274696573223a7b2274656d70223a2233382e3234227d2c224465766963654964223a227372636f2d32353535222c2254696d657374616d70223a313732363536303030373333397d
 结果如下:

 
测试事件
字符串:8301\0{"MessageType":8,"Data":{"deviceId":"srco-2555","level":"alarm","alarmTime":"2024-11-07 19:47:00","from":"device","alarmType":"设备告警","coordinate":"33.345,566.33","createTime":"2024-11-07 19:47:00","desc":"温度超过阈值"},"DeviceId":"srco-2555","EventId":"alarm","Timestamp":1726540220311}
说明:第一个字符表示类型,第二个表示消息内容长度
16进制: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
 结果如下:

 可以在平台界面看到上报的数据


 
七、总结

 以上是基于Tcp和UDP网络组件设备接入,现有平台网络组件可以支持TCP,MQTT,UDP,CoAP,HTTP,Grpc,websocket,rtmp,httpflv,webservice,tcpclient, 而设备接入支持TCP,UDP,HTTP网络组件,年前尽量完成国标28181和MQTT,也会开始着手开始开发规则引擎,  然后定于11月20日发布1.0测试版平台。也请大家到时候关注捧场。
 

 
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