物联网设备网关技术架构设计 TCP Gateway

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介绍

物联网设备网关技术架构设计（Session 管理、心跳管理、数据上行、数据下行）

说明

NioEventLoop 是 Netty 的 Reactor 线程，其角色：

• Boss Group：作为服务端 Acceptor 线程，用于 accept 客户端链接，并转发给 WorkerGroup 中的线程。
• Worker Group：作为 IO 线程，负责 IO 的读写，从 SocketChannel 中读取报文或向 SocketChannel 写入报文。
• Task Queue／Delay Task Queue：作为定时任务线程，执行定时任务，例如链路空闲检测和发送心跳消息等。

概要说明

• TcpServer ：提供 TCP 连接服务
• TcpSessionManager: 你可以添加监听事件，用于监听 TCP 会话创建、销毁等
• LogSessionListener：一个日志监听器，它和 tcpSessionManager 关联，监听器必须事先 SessionListener
• TcpSender：TCP 发送者，用户向客户端发送消息通知、实现下行逻辑
• ServerConfig：TCP 的配置管理类
• TcpConnector：TCP 容器,用于管理服务和客户端的连接
• NotifyProxy：发送通知到代理类

以上都是默认配置,可以不修改，但是可能需要换个 TCP 端口

.TCP网关的网络结构

基于 Netty 构建 TCP 网关的长连接容器，作为网关接入层提供服务 API 请求调用。

客户端通过域名+端口访问 TCP 网关，域名不同的运营商对应不同的 VIP，VIP 发布在 LVS 上，LVS 将请求转发给后端的 HAProxy，再由 HAProxy 把请求转发给后端的 Netty 的 IP+Port。

LVS 转发给后端的 HAProxy，请求经过 LVS，但是响应是 HAProxy 直接反馈给客户端的，这也就是 LVS 的 DR 模式。

TCP 网关执行时序图

其中步骤一至步骤九是指 Netty 服务端的创建时序，步骤十至步骤十三是 TCP 网关容器创建的时序。

• 步骤一：创建 ServerBootstrap 实例，ServerBootstrap 是 Netty 服务端的启动辅助类。
• 步骤二：设置并绑定 Reactor 线程池，EventLoopGroup 是 Netty 的 Reactor 线程池，EventLoop 负责所有注册到本线程的 Channel。
• 步骤三：设置并绑定服务器 Channel，Netty Server 需要创建 NioServerSocketChannel 对象。
• 步骤四：TCP 链接建立时创建 ChannelPipeline，ChannelPipeline 本质上是一个负责任的执行 ChannelHandler 的职责链。
• 步骤五：添加并设置 ChannelHandler，ChannelHandler 串行的加入 ChannelPipeline 中。
• 步骤六：绑定监听端口并启动服务端，将 NioServerSocketChannel 注册到 Selector 上。
• 步骤七：Selector 轮训，由 EventLoop 负责调度和执行 Selector 轮询操作。
• 步骤八：执行网络请求事件通知，轮询准备就绪的 Channel，由 EventLoop 执行 ChannelPipeline。
• 步骤九：执行 Netty 系统和业务 ChannelHandler，依次调度并执行 ChannelPipeline 的 ChannelHandler。
• 步骤十：通过 Proxy 代理调用后端服务，ChannelRead 事件过后，通过发射调度后端 Service。
• 步骤十一：创建 Session，Session 与 Connection 是相互依赖的关系。
• 步骤十二：创建 Connection，Connection 保存 ChannelHandlerContext。
• 步骤十三：添加 SessionListener，SessionListener 监听 SessionCreate 和 SessionDestory 等事件。