设备影子数据流 - 阿里云物联网平台

设备影子Topic

物联网平台已为每个设备预定义了两个Topic，用于实现设备影子数据流转。

/shadow/update/${YourProductKey}/${YourDeviceName}
设备和应用程序发布消息到此Topic。物联网平台收到该Topic的消息后，将消息中的状态更新到设备影子中。
/shadow/get/${YourProductKey}/${YourDeviceName}
设备影子更新状态到该Topic，设备订阅此Topic获取最新消息。

使用示例

本文以灯泡设备为例，说明设备、设备影子以及应用程序之间的通信，主要介绍设备主动上报状态、应用程序改变设备状态、设备主动获取影子内容，和设备主动删除影子属性。

示例中，产品的ProductKey是a1PbRCF****；设备名称DeviceName是lightbulb。设备以QoS=1发布消息和订阅两个设备影子Topic。

设备主动上报状态

设备在线时，主动上报设备状态到影子，应用程序主动获取设备影子状态。

数据流转过程如下图所示。

当灯泡lightbulb上线时，使用Topic /shadow/update/a1PbRCF****/lightbulb上报最新状态到影子。

发送的JSON消息格式：

{
    "method": "update", 
    "state": {
        "reported": {
            "color": "red"
        }
    }, 
    "version": 1
}

表 1. 上报参数说明
参数	说明
method	表示设备或者应用程序请求设备影子时的操作类型。当执行更新操作时，method为必填字段，设置为update。
state	表示设备发送给设备影子的状态信息。 reported为必填字段，状态信息会同步更新到设备影子的reported部分。
version	表示设备影子检查请求中的版本信息。只有当新版本大于当前版本时，设备影子才会接收设备端的请求，并更新设备影子版本。如果version设置为`-1`时，表示清空设备影子数据，设备影子会接收设备端的请求，并将设备影子版本更新为`0`。

设备影子接收到灯泡上报的状态数据后，更新影子文档。

{
    "state": {
        "reported": {
            "color": "red"
        }
    }, 
    "metadata": {
        "reported": {
            "color": {
                "timestamp": 1469564492
            }
        }
    }, 
    "timestamp": 1469564492, 
    "version": 1
}

影子文件更新后，设备影子会返回结果给设备（灯泡），即发送消息到设备订阅的Topic /shadow/get/a1PbRCF****/lightbulb中。

若更新成功，发送到该Topic中的消息为：

{
    "method": "reply", 
    "payload": {
        "status": "success", 
        "version": 1
    }, 
    "timestamp": 1469564576
}

若更新失败，发送到该Topic中的消息为：

{
    "method": "reply", 
    "payload": {
        "status": "error", 
        "content": {
            "errorcode": "${errorcode}", 
            "errormessage": "${errormessage}"
        }
    }, 
    "timestamp": 1469564576
}

表 2. 错误码说明
errorCode	errorMessage
400	不正确的JSON格式。
401	影子数据缺少method信息。
402	影子数据缺少state字段。
403	影子数据中version值不是数字。
404	影子数据缺少reported字段。
405	影子数据中 reported属性字段为空。
406	影子数据中 method是无效的方法。
407	影子内容为空。
408	影子数据中reported属性个数超过128个。
409	影子版本冲突。
500	服务端处理异常。

应用程序改变设备状态

应用程序通过调用云端API UpdateDeviceShadow下发期望状态给设备影子，设备影子再将文件下发给设备端。设备根据影子更新状态，并上报最新状态至影子。

数据流转流程如下图所示。

应用程序调用云端API UpdateDeviceShadow，下发消息更改灯泡状态，例如需将灯泡的color属性值改为green。
调用API时，参数ShadowMessage的值为：
```
{
    "method": "update", 
    "state": {
        "desired": {
            "color": "green"
        }
    }, 
    "version": 2
}
```

设备影子接收到更新请求，更新其影子文档为：

{
    "state": {
        "reported": {
            "color": "red"
        }, 
        "desired": {
            "color": "green"
        }
    }, 
    "metadata": {
        "reported": {
            "color": {
                "timestamp": 1469564492
            }
        }, 
        "desired": {
            "color": {
                "timestamp": 1469564576
            }
        }
    }, 
    "timestamp": 1469564576, 
    "version": 2
}

设备影子更新完成后，发送返回结果到Topic/shadow/get/a1PbRCF****/lightbulb中。返回结果信息构成由设备影子决定。

{
    "method": "control", 
    "payload": {
        "state": {
            "reported": {
                "color": "red"
            }, 
            "desired": {
                "color": "green"
            }
        }, 
        "metadata": {
            "reported": {
                "color": {
                    "timestamp": 1469564492
                }
            }, 
            "desired": {
                "color": {
                    "timestamp": 1469564576
                }
            }
        }
    }, 
    "version": 2, 
    "timestamp": 1469564576
}

如果设备灯泡在线，并且订阅了Topic/shadow/get/a1PbRCF****/lightbulb，则会立即收到消息。
收到消息后，根据请求文档中desired的值，将灯泡颜色变成绿色。

灯泡更新完状态后，上报最新状态到物联网平台。
```
{
    "method": "update", 
    "state": {
        "reported": {
            "color": "green"
        }
    }, 
    "version": 3
}
```
说明如果有时间戳判断指令过期，也可以选择不更新。

最新状态上报成功后，设备端和设备影子进行以下操作。

设备端发消息到Topic/shadow/update/a1PbRCF****/lightbulb中清空desired属性。消息如下：
```
{
    "method": "update", 
    "state": {
        "desired": "null"
    }, 
    "version": 4
}
```

设备影子会同步更新影子文档，此时的影子文档如下：

{
    "state": {
        "reported": {
            "color": "green"
        }
    }, 
    "metadata": {
        "reported": {
            "color": {
                "timestamp": 1469564577
            }
        }, 
        "desired": {
            "timestamp": 1469564576
        }
    }, 
    "version": 4
}

设备主动获取影子内容

若应用程序发送指令时，设备离线。设备再次上线后，将主动获取设备影子内容。

数据流转过程如下图所示。

灯泡主动发送以下消息到Topic/shadow/update/a1PbRCF****/lightbulb中，请求获取设备影子中保存的最新状态。
```
{
    "method": "get"
}
```

当设备影子收到这条消息后，发送最新状态到Topic/shadow/get/a1PbRCF****/lightbulb。灯泡通过订阅该Topic获取最新状态。消息内容如下：

{
    "method": "reply", 
    "payload": {
        "status": "success", 
        "state": {
            "reported": {
                "color": "red"
            }, 
            "desired": {
                "color": "green"
            }
        }, 
        "metadata": {
            "reported": {
                "color": {
                    "timestamp": 1469564492
                }
            }, 
            "desired": {
                "color": {
                    "timestamp": 1469564492
                }
            }
        }
    }, 
    "version": 2, 
    "timestamp": 1469564576
}

设备主动删除影子属性

若设备端已经是最新状态，设备端可以主动发送指令，删除设备影子中保存的某条属性状态。

数据流转过程如下图所示。

设备发送以下内容到Topic/shadow/update/a1PbRCF****/lightbulb中。

其中，method为delete，属性的值为null。

删除影子中某一属性。

{
    "method": "delete", 
    "state": {
        "reported": {
            "color": "null", 
            "temperature": "null"
        }
    }, 
    "version": 1
}

删除影子全部属性。

{
    "method": "delete", 
    "state": {
        "reported": "null"
    }, 
    "version": 1
}