《智能家居产品 从设计到运营》——2.4 智能设备的数据同步

本节书摘来异步社区《智能家居产品 从设计到运营》一书中的第2章，第2.4节，作者：邢袖迪，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

2.4 智能设备的数据同步

在信息时代，人们不再受空间的限制，可以自由地进行信息的交换和共享，这便造成了数据同步的问题。对于基于网络的服务来说，数据同步始终是一项重要的工作，而且在物联网时代，数据同步将面临更大的挑战。

在人们熟悉的互联网服务和移动互联网服务中，离不开数据同步的问题。例如，在线购票时，如何确保剩余票数的实时展示，如何应对交易流程中出现的异常。再如，和好友聊天时，“对方正在输入”这种实时的提示是如何实现的。当然，随着网络技术的发展，这些问题都有了很好的解决方案。

但在物联网时代，随着连网能力的普及，设备之间的数据同步面临着更加复杂的环境。不像智能手机有着一套较为完整的体系，智能产品从形态到技术都有较大的差异，更有可能使用着不同的网络通信协议。此外，还需要考虑到某些设备的低功耗特性。下面对数据同步的实例和协议的介绍，将有助于理解同步问题的难点。

a．经典实例：两军问题
提到数据同步的问题，两军问题（Two Generals Problem）是计算机网络中一个经典的例子。如图2-9所示，红方A1和A2两个军团分别驻扎在两个山头上，而山谷之间是蓝方的B军团。如果A1或者A2单独进攻B军团，将会失败，但如果同时进攻，就会胜利。所以红方两个军团对进攻时间的掌控，就变得至关
重要。

为了达成协议，A1派出了通信兵，且在通过山谷的时候没有被B军抓获，成功地把消息送给了A2：明早9点向B军发起进攻。虽然此时A2知道了进攻的消息，但此时A1不确定这个消息已经顺利地通知到了A2，所以通信兵需要再赶回A1。于是，他又一次成功地通过了山谷，把通知到A2的消息告诉了A1。但此时，A2并不确定通信兵已经顺利地回到了A1。于是，A1和A2两军陷入了不断确认的死循环中，无法做到百分之百的确定。这个故事主要说明了在一个不可靠的网络中进行通信的缺点，也证明了世界上并不存在绝对可靠的通信
协议。

b．三次握手协议
就像上面例子中的A1和A2的通信，设备间在传输数据前，需要通信双方先达成一个协议，也就是握手技术。其中，最为著名的是三次握手协议（Three times handshake），如图2-10所示，设备A和设备B通过三次握手，达成了传输数据的协议。

第一次握手
建立连接时，设备A向设备B发送SYN包（Synchronize Sequence Numbers，即同步序列编号），其中seq=x，并进入SYN_SENT状态，等待设备B确认。

第二次握手
设备B收到SYN包，给出确认ACK=x+1；并发送自己的SYN包（seq=y），同时进入SYN_RECV状态。

第三次握手
设备A收到SYN包，给出确认ACK=y+1；然后两个设备都进入ESTABLISHED状态，表示连接成功。

完成三次握手后，设备A和设备B便成功建立了连接，并开始传输数据。当然这也不能做到理论上的绝对可靠，但却是一种普遍使用的协议。

对于智能家居来讲，数据同步问题体现在很多方面，如设备状态的查看、产品之间的联动、手机对设备的控制等。而同时需要考虑的因素有：产品的功耗问题、网络通信协议的传输速率、数据的准确率等。通常，需要在多种因素中做出取舍，以保证产品整体体验上的最优。例如，如果想更准确地知道某设备的状态，则需要与其进行更频繁的通信，但这也将影响到该设备的功耗，特别是不通电的无线设备。这时，便需要在准确度和功耗之间做出权衡。

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