4. 观察请求与响应流程实战

CoAP Observe 的核心价值在于“一次注册、多次推送”。但要让这条链路真正跑起来，必须把三件事做对：请求里正确携带 Observe 选项、响应里正确解析 Observe 选项、后续通知能持续到达并被识别。本节以 libcoap 命令行工具和 aiocoap 两种方式，完整走一遍观察建立与验证过程。

一、观察请求的报文结构

Observe 选项编号为 6，属于 elective 选项。在请求中，它只有一个合法取值：0，表示“注册观察”。响应中的 Observe 选项则承担两种语义：当资源成功建立观察时，返回一个递增的序列号（用于通知排序与去重）；当服务器拒绝或取消观察时，返回 1，表示“取消观察”。因此，解析响应时不能只看“有没有 Observe 选项”，还要看它的值。

一个典型的观察请求如下（以 GET 为例）：

CON GET /sensors/temp
  Observe: 0
  Token: 0x4a2b
  Accept: application/json

服务器若接受，会返回 2.05 Content，并携带 Observe 序列号，例如：

ACK 2.05 Content
  Observe: 12
  Token: 0x4a2b
  Content-Format: application/json
  Payload: {"t":23.5}

此后每次资源状态变化，服务器都会主动发送通知，Observe 值递增（12、13、14……），Token 保持不变，客户端据此把通知关联到同一次观察。

二、用 libcoap 发起观察

libcoap 自带 coap-client 工具，适合快速验证。使用 -s 选项订阅观察，-O 指定 Observe 选项，-T 指定 Token，-v 打开详细输出以便看到选项解析过程。

coap-client -m get \
  -O 6,0 \
  -T 4a2b \
  -s 120 \
  -v \
  coap://192.168.1.50:5683/sensors/temp

参数含义：-O 6,0 表示添加编号 6、值 0 的 Observe 选项；-s 120 表示订阅 120 秒；-v 会打印每条报文的选项与负载。执行后典型输出如下（示例）：

v:1 t:CON c:GET i:1a2b {4a2b} [ Observe:0 ]
v:1 t:ACK c:2.05 i:1a2b {4a2b} [ Observe:12 Content-Format:50 ]
{"t":23.5}
v:1 t:NON c:2.05 i:0000 {4a2b} [ Observe:13 Content-Format:50 ]
{"t":23.7}
v:1 t:NON c:2.05 i:0000 {4a2b} [ Observe:14 Content-Format:50 ]
{"t":23.6}

判断观察是否建立成功，看三点：第一条响应是 2.05 且带 Observe 选项；后续报文 Token 与注册时一致；Observe 值单调递增。若响应为 4.04 Not Found，说明资源路径错误；若为 4.05 Method Not Allowed，说明该资源不支持 Observe；若响应没有 Observe 选项，则服务器未接受观察，客户端不应继续等待通知。

三、用 aiocoap 编写观察客户端

aiocoap 是 Python 的异步 CoAP 库，适合把观察逻辑嵌入程序。下面示例使用 request.observe() 注册观察，并逐条打印 Observe 值与负载：

import asyncio
from aiocoap import Context, Message, GET

async def main():
    ctx = await Context.create_client_context()
    req = Message(code=GET, uri="coap://192.168.1.50/sensors/temp")
    req.opt.observe = 0
    req.opt.accept = 50  # application/json

    pr = ctx.request(req).observation
    count = 0
    async for resp in pr:
        obs = resp.opt.observe
        print(f"Observe={obs} code={resp.code} payload={resp.payload!r}")
        count += 1
        if count >= 5:
            pr.cancel()
            break

    await ctx.shutdown()

asyncio.run(main())

这里 req.opt.observe = 0 是注册观察的关键；resp.opt.observe 读取响应中的序列号。当 resp.opt.observe == 1 时表示服务器取消了观察，循环应结束。示例中收到 5 条后主动调用 pr.cancel()，aiocoap 会发送 Observe:1 的取消请求。

四、解析 Observe 选项的注意点

Observe 选项是变长整数，解析时要按 CoAP 选项格式读取长度与值。常见误区有三个：一是把响应中的 Observe 值当成“是否观察”的布尔量，实际上它主要是序列号；二是忽略 Token 匹配，导致把不同观察的通知混在一起；三是没有处理 Observe=1 的取消语义。工程上建议维护一张以 Token 为键的观察表，记录资源路径、最近序列号、最后接收时间，用于去重和超时清理。

五、观察建立检查清单