使用阿里云物聯網平臺可實現偽內網穿透,對無公網IP的樹莓派服務器進行遠程控制。本文以實現基于樹莓派服務器遠程控制為例,介紹偽內網穿透的實現流程,并提供開發代碼示例。

背景信息

假如您在公司或家里使用樹莓派搭建一個服務器,用于執行一些簡單的任務,如啟動某個腳本,開始下載文件等。但是,如果樹莓派沒有公網IP,您不在公司或家里的情況下,您就無法控制該服務器。如果使用其他內網穿透工具,也會經常出現斷線的情況。為解決以上問題,您可以使用阿里云物聯網平臺的RRPC(同步遠程過程調用)功能結合JSch庫來實現對樹莓派服務器的遠程控制。

說明 本文以舊版公共實例下產品和設備為例,介紹遠程控制樹莓派服務器的開發方法。

實現遠程控制的流程

樹莓派連接物聯網平臺

通過物聯網平臺遠程控制樹莓派服務器的流程:

  1. 在電腦上調用物聯網平臺RRPC接口發送SSH指令。
  2. 物聯網平臺接收到指令后,通過MQTT協議將SSH指令下發給樹莓派服務器。
  3. 服務器執行SSH指令。
  4. 服務器將SSH指令執行結果封裝成RRPC響應,通過MQTT協議上報到物聯網平臺。
  5. 物聯網平臺將RRPC響應回復給電腦。
說明 RRPC調用的超時限制為5秒。服務器5秒內未收到設備回復,會返回超時錯誤。如果您發送的指令操作耗時較長,可忽略該超時錯誤信息。

下載SDK和Demo

實現物聯網平臺遠程控制樹莓派,您需先進行服務端SDK和設備端SDK開發。

以下章節中,將介紹服務端SDK和設備端SDK的開發示例。

說明 本文示例中提供的代碼僅支持一些簡單的Linux命令,如uname、touch、mv等,不支持文件編輯等復雜的指令,需要您自行實現。

設備端SDK開發

下載、安裝設備端SDK和下載SDK Demo后,您需添加項目依賴和增加以下Java文件。

項目可以導出成JAR包在樹莓派上運行。

  1. pom.xml文件中,添加依賴。
    <!-- 設備端SDK -->
    <dependency>
        <groupId>com.aliyun.alink.linksdk</groupId>
        <artifactId>iot-linkkit-java</artifactId>
        <version>1.1.0</version>
        <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.google.code.gson</groupId>
        <artifactId>gson</artifactId>
        <version>2.8.1</version>
        <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>fastjson</artifactId>
        <version>1.2.83</version>
        <scope>compile</scope>
    </dependency>
    
    <!-- SSH客戶端 -->
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.jcraft/jsch -->
    <dependency>
        <groupId>com.jcraft</groupId>
        <artifactId>jsch</artifactId>
        <version>0.1.55</version>
    </dependency>
  2. 增加SSHShell.java文件,用于執行SSH指令。
    public class SSHShell {
    
        private String host;
    
        private String username;
    
        private String password;
    
        private int port;
    
        private Vector<String> stdout;
    
        public SSHShell(final String ipAddress, final String username, final String password, final int port) {
            this.host = ipAddress;
            this.username = username;
            this.password = password;
            this.port = port;
            this.stdout = new Vector<String>();
        }
    
        public int execute(final String command) {
    
            System.out.println("ssh command: " + command);
    
            int returnCode = 0;
            JSch jsch = new JSch();
            SSHUserInfo userInfo = new SSHUserInfo();
    
            try {
                Session session = jsch.getSession(username, host, port);
                session.setPassword(password);
                session.setUserInfo(userInfo);
                session.connect();
    
                Channel channel = session.openChannel("exec");
                ((ChannelExec) channel).setCommand(command);
    
                channel.setInputStream(null);
                BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(channel.getInputStream()));
    
                channel.connect();
    
                String line = null;
                while ((line = input.readLine()) != null) {
                    stdout.add(line);
                }
                input.close();
    
                if (channel.isClosed()) {
                    returnCode = channel.getExitStatus();
                }
    
                channel.disconnect();
                session.disconnect();
            } catch (JSchException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
            return returnCode;
        }
    
        public Vector<String> getStdout() {
            return stdout;
        }
    
    }
  3. 增加SSHUserInfo.java文件,用于驗證SSH賬號密碼。
    public class SSHUserInfo implements UserInfo {
    
        @Override
        public String getPassphrase() {
            return null;
        }
    
        @Override
        public String getPassword() {
            return null;
        }
    
        @Override
        public boolean promptPassphrase(final String arg0) {
            return false;
        }
    
        @Override
        public boolean promptPassword(final String arg0) {
            return false;
        }
    
        @Override
        public boolean promptYesNo(final String arg0) {
            if (arg0.contains("The authenticity of host")) {
                return true;
            }
            return false;
        }
    
        @Override
        public void showMessage(final String arg0) {
        }
    
    }
  4. 增加Device.java文件,用于創建MQTT連接。
    public class Device {
    
        /**
         * 建立連接
         * 
         * @param productKey 產品key
         * @param deviceName 設備名稱
         * @param deviceSecret 設備密鑰
         * @throws InterruptedException
         */
        public static void connect(String productKey, String deviceName, String deviceSecret) throws InterruptedException {
    
            // 初始化參數
            LinkKitInitParams params = new LinkKitInitParams();
    
            // 設置 Mqtt 初始化參數
            IoTMqttClientConfig config = new IoTMqttClientConfig();
            config.productKey = productKey;
            config.deviceName = deviceName;
            config.deviceSecret = deviceSecret;
            params.mqttClientConfig = config;
    
            // 設置初始化設備證書信息,傳入:
            DeviceInfo deviceInfo = new DeviceInfo();
            deviceInfo.productKey = productKey;
            deviceInfo.deviceName = deviceName;
            deviceInfo.deviceSecret = deviceSecret;
            params.deviceInfo = deviceInfo;
    
            // 初始化
            LinkKit.getInstance().init(params, new ILinkKitConnectListener() {
                public void onError(AError aError) {
                    System.out.println("init failed !! code=" + aError.getCode() + ",msg=" + aError.getMsg() + ",subCode="
                            + aError.getSubCode() + ",subMsg=" + aError.getSubMsg());
                }
    
                public void onInitDone(InitResult initResult) {
                    System.out.println("init success !!");
                }
            });
    
            // 確保初始化成功后才執行后面的步驟,可以根據實際情況適當延長這里的延時
            Thread.sleep(2000);
        }
    
        /**
         * 發布消息
         * 
         * @param topic 發送消息的topic
         * @param payload 發送的消息內容
         */
        public static void publish(String topic, String payload) {
            MqttPublishRequest request = new MqttPublishRequest();
            request.topic = topic;
            request.payloadObj = payload;
            request.qos = 0;
            LinkKit.getInstance().getMqttClient().publish(request, new IConnectSendListener() {
                @Override
                public void onResponse(ARequest aRequest, AResponse aResponse) {
                }
    
                @Override
                public void onFailure(ARequest aRequest, AError aError) {
                }
            });
        }
    
        /**
         * 訂閱消息
         * 
         * @param topic 訂閱消息的topic
         */
        public static void subscribe(String topic) {
            MqttSubscribeRequest request = new MqttSubscribeRequest();
            request.topic = topic;
            request.isSubscribe = true;
            LinkKit.getInstance().getMqttClient().subscribe(request, new IConnectSubscribeListener() {
                @Override
                public void onSuccess() {
                }
    
                @Override
                public void onFailure(AError aError) {
                }
            });
        }
    
        /**
         * 取消訂閱
         * 
         * @param topic 取消訂閱消息的topic
         */
        public static void unsubscribe(String topic) {
            MqttSubscribeRequest request = new MqttSubscribeRequest();
            request.topic = topic;
            request.isSubscribe = false;
            LinkKit.getInstance().getMqttClient().unsubscribe(request, new IConnectUnscribeListener() {
                @Override
                public void onSuccess() {
                }
    
                @Override
                public void onFailure(AError aError) {
                }
            });
        }
    
        /**
         * 斷開連接
         */
        public static void disconnect() {
            // 反初始化
            LinkKit.getInstance().deinit();
        }
    
    }
  5. 增加SSHDevice.java文件。SSHDevice.java包含main方法,用于接收RRPC指令,調用SSHShell執行SSH指令,返回RRPC響應。SSHDevice.java文件中,需要填寫設備證書信息(ProductKey、DeviceName和DeviceSecret)和SSH賬號密碼。
    public class SSHDevice {
    
        // ===================需要填寫的參數開始===========================
        // 產品productKey
        private static String productKey = "";
        // 
        private static String deviceName = "";
        // 設備密鑰deviceSecret
        private static String deviceSecret = "";
        // 消息通信的topic,無需創建和定義,直接使用即可
        private static String rrpcTopic = "/sys/" + productKey + "/" + deviceName + "/rrpc/request/+";
        // ssh 要訪問的域名或IP
        private static String host = "127.0.0.1";
        // ssh 用戶名
        private static String username = "";
        // ssh 密碼
        private static String password = "";
        // ssh 端口號
        private static int port = 22;
        // ===================需要填寫的參數結束===========================
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            // 下行數據監聽
            registerNotifyListener();
    
            // 建立連接
            Device.connect(productKey, deviceName, deviceSecret);
    
            // 訂閱topic
            Device.subscribe(rrpcTopic);
        }
    
        public static void registerNotifyListener() {
            LinkKit.getInstance().registerOnNotifyListener(new IConnectNotifyListener() {
                @Override
                public boolean shouldHandle(String connectId, String topic) {
                    // 只處理特定topic的消息
                    if (topic.contains("/rrpc/request/")) {
                        return true;
                    } else {
                        return false;
                    }
                }
    
                @Override
                public void onNotify(String connectId, String topic, AMessage aMessage) {
                    // 接收rrpc請求并回復rrpc響應
                    try {
                        // 執行遠程命令
                        String payload = new String((byte[]) aMessage.getData(), "UTF-8");
                        SSHShell sshExecutor = new SSHShell(host, username, password, port);
                        sshExecutor.execute(payload);
    
                        // 獲取命令回顯
                        StringBuffer sb = new StringBuffer();
                        Vector<String> stdout = sshExecutor.getStdout();
                        for (String str : stdout) {
                            sb.append(str);
                            sb.append("\n");
                        }
    
                        // 回復回顯到服務端
                        String response = topic.replace("/request/", "/response/");
                        Device.publish(response, sb.toString());
                    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
    
                @Override
                public void onConnectStateChange(String connectId, ConnectState connectState) {
                }
            });
        }
    
    }

服務端SDK開發

下載、安裝服務端SDK和下載SDK Demo后,您需添加項目依賴和增加以下Java文件。

  1. pom.xml文件中,添加依賴。
    重要 服務端SDK對應的新版本,請參見Java SDK使用說明
    <!-- 服務端SDK -->
    <dependency>
        <groupId>com.aliyun</groupId>
        <artifactId>aliyun-java-sdk-iot</artifactId>
        <version>7.38.0</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.aliyun</groupId>
        <artifactId>aliyun-java-sdk-core</artifactId>
        <version>4.5.6</version>
    </dependency>
    
    <!-- commons-codec -->
    <dependency>
        <groupId>commons-codec</groupId>
        <artifactId>commons-codec</artifactId>
        <version>1.8</version>
    </dependency>
  2. 增加OpenApiClient.java文件,用于調用物聯網平臺開放接口。
    public class OpenApiClient {
    
        private static DefaultAcsClient client = null;
    
        public static DefaultAcsClient getClient(String accessKeyID, String accessKeySecret) {
    
            if (client != null) {
                return client;
            }
    
            try {
                IClientProfile profile = DefaultProfile.getProfile("cn-shanghai", accessKeyID, accessKeySecret);
                DefaultProfile.addEndpoint("cn-shanghai", "cn-shanghai", "Iot", "iot.cn-shanghai.aliyuncs.com");
                client = new DefaultAcsClient(profile);
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("create OpenAPI Client failed !! exception:" + e.getMessage());
            }
    
            return client;
        }
    
    }
  3. 增加SSHCommandSender.java文件。SSHCommandSender.java包含main方法,用于發送SSH指令和接收SSH指令響應。SSHCommandSender.java中,需要填寫您的賬號AccessKey信息、設備證書信息(ProductKey和DeviceName)、以及SSH指令。
    public class SSHCommandSender {
    
    
        // ===================需要填寫的參數開始===========================
    
        // 用戶賬號AccessKey
    
        private static String accessKeyID = "";
    
        // 用戶賬號AccesseKeySecret
    
        private static String accessKeySecret = "";
    
        // 實例ID
    
        private static String instanceId = "";
    
        // 產品Key
    
        private static String productKey = "";
    
        // 設備名稱deviceName
    
        private static String deviceName = "";
    
        // ===================需要填寫的參數結束===========================
    
    
        public static void main(String[] args) throws ServerException, ClientException, UnsupportedEncodingException {
    
    
            // Linux 遠程命令
    
            String payload = "uname -a";
    
    
            // 構建RRPC請求
    
            RRpcRequest request = new RRpcRequest();
    
            request.setIotInstanceId(instanceId);
    
            request.setProductKey(productKey);
    
            request.setDeviceName(deviceName);
    
            request.setRequestBase64Byte(Base64.encodeBase64String(payload.getBytes()));
    
            request.setTimeout(5000);
    
    
            // 獲取服務端請求客戶端
    
            DefaultAcsClient client = OpenApiClient.getClient(accessKeyID, accessKeySecret);
    
    
            // 發起RRPC請求
    
            RRpcResponse response = (RRpcResponse) client.getAcsResponse(request);
    
    
            // RRPC響應處理
    
            // response.getSuccess()僅表明RRPC請求發送成功,不代表設備接收成功和響應成功
    
            // 需要根據RrpcCode來判定,參考文檔http://bestwisewords.com/document_detail/69797.html
    
            if (response != null && "SUCCESS".equals(response.getRrpcCode())) {
    
                // 回顯
    
                System.out.println(new String(Base64.decodeBase64(response.getPayloadBase64Byte()), "UTF-8"));
    
            } else {
    
                // 回顯失敗,打印rrpc code
    
                System.out.println(response.getRrpcCode());
    
            }
    
        }
    
    
    }