远程控制树莓派服务器 - 最佳实践| 阿里云

使用阿里云物联网平台可实现伪内网穿透，对无公网IP的树莓派服务器进行远程控制。本文以实现基于树莓派服务器远程控制为例，介绍伪内网穿透的实现流程，并提供开发代码示例。

背景信息

假如您在公司或家里使用树莓派搭建一个服务器，用于执行一些简单的任务，如启动某个脚本，开始下载文件等。但是，如果树莓派没有公网IP，您不在公司或家里的情况下，您就无法控制该服务器。如果使用其他内网穿透工具，也会经常出现断线的情况。为解决以上问题，您可以使用阿里云物联网平台的RRPC（同步远程过程调用）功能结合JSch库来实现对树莓派服务器的远程控制。

实现远程控制的流程

通过物联网平台远程控制树莓派服务器的流程：

在电脑上调用物联网平台RRPC接口发送SSH指令。
物联网平台接收到指令后，通过MQTT协议将SSH指令下发给树莓派服务器。
服务器执行SSH指令。
服务器将SSH指令执行结果封装成RRPC响应，通过MQTT协议上报到物联网平台。
物联网平台将RRPC响应回复给电脑。

说明 RRPC调用的超时限制为5秒。服务器5秒内未收到设备回复，会返回超时错误。如果您发送的指令操作耗时较长，可忽略该超时错误信息。

下载SDK和Demo

实现物联网平台远程控制树莓派，您需先进行服务端SDK和设备端SDK开发。

在电脑上安装物联网平台服务端SDK。您可以使用服务端Java SDK Demo来进行服务端开发。
在树莓派上安装物联网平台设备端SDK。您可以使用设备端Java SDK Demo来进行设备端开发。

以下章节中，将介绍服务端SDK和设备端SDK的开发示例。

说明本文示例中提供的代码仅支持一些简单的Linux命令，如uname、touch、mv等，不支持文件编辑等复杂的指令，需要您自行实现。

设备端SDK开发

下载、安装设备端SDK和下载SDK Demo后，您需添加项目依赖和增加以下Java文件。

项目可以导出成JAR包在树莓派上运行。

在pom.xml文件中，添加依赖。

<!-- 设备端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>1.2.40</version>
    <scope>compile</scope>
</dependency>

<!-- SSH客户端 -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.jcraft/jsch -->
<dependency>
    <groupId>com.jcraft</groupId>
    <artifactId>jsch</artifactId>
    <version>0.1.55</version>
</dependency>

增加SSHShell.java文件，用于执行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;
    }

}

增加SSHUserInfo.java文件，用于验证SSH账号密码。

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) {
    }

}

增加Device.java文件，用于创建MQTT连接。

public class Device {

    /**
     * 建立连接
     * 
     * @param productKey 产品key
     * @param deviceName 设备名称
     * @param deviceSecret 设备密钥
     * @throws InterruptedException
     */
    public static void connect(String productKey, String deviceName, String deviceSecret) throws InterruptedException {

        // 初始化参数
        LinkKitInitParams params = new LinkKitInitParams();

        // 设置 Mqtt 初始化参数
        IoTMqttClientConfig config = new IoTMqttClientConfig();
        config.productKey = productKey;
        config.deviceName = deviceName;
        config.deviceSecret = deviceSecret;
        params.mqttClientConfig = config;

        // 设置初始化设备证书信息，传入：
        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 !!");
            }
        });

        // 确保初始化成功后才执行后面的步骤，可以根据实际情况适当延长这里的延时
        Thread.sleep(2000);
    }

    /**
     * 发布消息
     * 
     * @param topic 发送消息的topic
     * @param payload 发送的消息内容
     */
    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) {
            }
        });
    }

    /**
     * 订阅消息
     * 
     * @param topic 订阅消息的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) {
            }
        });
    }

    /**
     * 取消订阅
     * 
     * @param topic 取消订阅消息的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) {
            }
        });
    }

    /**
     * 断开连接
     */
    public static void disconnect() {
        // 反初始化
        LinkKit.getInstance().deinit();
    }

}

增加SSHDevice.java文件。SSHDevice.java包含main方法，用于接收RRPC指令，调用SSHShell执行SSH指令，返回RRPC响应。SSHDevice.java文件中，需要填写设备证书信息（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）和SSH账号密码。

public class SSHDevice {

    // ===================需要填写的参数开始===========================
    // 产品productKey
    private static String productKey = "";
    // 
    private static String deviceName = "";
    // 设备密钥deviceSecret
    private static String deviceSecret = "";
    // 消息通信的topic，无需创建和定义，直接使用即可
    private static String rrpcTopic = "/sys/" + productKey + "/" + deviceName + "/rrpc/request/+";
    // ssh 要访问的域名或IP
    private static String host = "127.0.0.1";
    // ssh 用户名
    private static String username = "";
    // ssh 密码
    private static String password = "";
    // ssh 端口号
    private static int port = 22;
    // ===================需要填写的参数结束===========================

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 下行数据监听
        registerNotifyListener();

        // 建立连接
        Device.connect(productKey, deviceName, deviceSecret);

        // 订阅topic
        Device.subscribe(rrpcTopic);
    }

    public static void registerNotifyListener() {
        LinkKit.getInstance().registerOnNotifyListener(new IConnectNotifyListener() {
            @Override
            public boolean shouldHandle(String connectId, String topic) {
                // 只处理特定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请求并回复rrpc响应
                try {
                    // 执行远程命令
                    String payload = new String((byte[]) aMessage.getData(), "UTF-8");
                    SSHShell sshExecutor = new SSHShell(host, username, password, port);
                    sshExecutor.execute(payload);

                    // 获取命令回显
                    StringBuffer sb = new StringBuffer();
                    Vector<String> stdout = sshExecutor.getStdout();
                    for (String str : stdout) {
                        sb.append(str);
                        sb.append("\n");
                    }

                    // 回复回显到服务端
                    String response = topic.replace("/request/", "/response/");
                    Device.publish(response, sb.toString());
                } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            @Override
            public void onConnectStateChange(String connectId, ConnectState connectState) {
            }
        });
    }

}

服务端SDK开发

下载、安装服务端SDK和下载SDK Demo后，您需添加项目依赖和增加以下Java文件。

在pom.xml文件中，添加依赖。

<!-- 服务端SDK -->
<dependency>
    <groupId>com.aliyun</groupId>
    <artifactId>aliyun-java-sdk-iot</artifactId>
    <version>6.5.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.aliyun</groupId>
    <artifactId>aliyun-java-sdk-core</artifactId>
    <version>3.5.1</version>
</dependency>

<!-- commons-codec -->
<dependency>
    <groupId>commons-codec</groupId>
    <artifactId>commons-codec</artifactId>
    <version>1.8</version>
</dependency>

增加OpenApiClient.java文件，用于调用物联网平台开放接口。

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;
    }

}

增加SSHCommandSender.java文件。SSHCommandSender.java包含main方法，用于发送SSH指令和接收SSH指令响应。SSHCommandSender.java中，需要填写您的账号AccessKey信息、设备证书信息（ProductKey和DeviceName）、以及SSH指令。

public class SSHCommandSender {


    // ===================需要填写的参数开始===========================

    // 用户账号AccessKey

    private static String accessKeyID = "";

    // 用户账号AccesseKeySecret

    private static String accessKeySecret = "";

    // 产品Key

    private static String productKey = "";

    // 设备名称deviceName

    private static String deviceName = "";

    // ===================需要填写的参数结束===========================


    public static void main(String[] args) throws ServerException, ClientException, UnsupportedEncodingException {


        // Linux 远程命令

        String payload = "uname -a";


        // 构建RRPC请求

        RRpcRequest request = new RRpcRequest();

        request.setProductKey(productKey);

        request.setDeviceName(deviceName);

        request.setRequestBase64Byte(Base64.encodeBase64String(payload.getBytes()));

        request.setTimeout(5000);


        // 获取服务端请求客户端

        DefaultAcsClient client = OpenApiClient.getClient(accessKeyID, accessKeySecret);


        // 发起RRPC请求

        RRpcResponse response = (RRpcResponse) client.getAcsResponse(request);


        // RRPC响应处理

        // response.getSuccess()仅表明RRPC请求发送成功，不代表设备接收成功和响应成功

        // 需要根据RrpcCode来判定，参考文档https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/69797.htm

        if (response != null && "SUCCESS".equals(response.getRrpcCode())) {

            // 回显

            System.out.println(new String(Base64.decodeBase64(response.getPayloadBase64Byte()), "UTF-8"));

        } else {

            // 回显失败，打印rrpc code

            System.out.println(response.getRrpcCode());

        }

    }


}