Alexa技能開發使用DynamoDB和S3資料儲存

在 Alexa 技能開發中，資料儲存至關重要。本文說明如何運用 DynamoDB 和 S3 進行資料儲存及管理。DynamoDB 作為 NoSQL 資料函式庫，提供高擴充套件性和低延遲特性，適合儲存鍵值對資料。S3 則適用於儲存大量資料，例如圖片、音訊等。透過請求和回應攔截器，我們可以在技能程式碼執行前後，載入和儲存永續性資料，例如使用者存取次數。永續性屬性可儲存使用者相關資訊，方便在不同會話中存取。S3 儲存桶則可存放媒體檔案，並透過預簽名 URL 讓 Alexa 技能安全地存取這些檔案，無需直接暴露檔案路徑。程式碼範例包含 Python 和 Node.js，示範如何設定 DynamoDB 介面卡、使用永續性屬性、以及產生 S3 預簽名 URL。

5.4 請求和回應攔截器

請求和回應攔截器是在您的技能程式碼被呼叫時執行的。請求攔截器在意圖程式碼執行前執行，而回應攔截器則在程式碼完成後執行。因此，它們可以用來載入和儲存持續性資料，而不是在每個意圖程式碼中載入和儲存。您也可以在攔截器中執行其他動作。

要使用攔截器，您需要在程式碼頂部新增更多的「from」陳述式：

from ask_sdk_core.dispatch_components import AbstractRequestInterceptor
from ask_sdk_core.dispatch_components import AbstractResponseInterceptor

然後，您需要在技能建構器之前新增攔截程式碼：

class LoadPersistenceAttributesRequestInterceptor(AbstractRequestInterceptor):
    def process(self, handler_input):
        # 檢查是否為第一次呼叫技能並初始化預設值
        persistent_attributes = handler_input.attributes_manager.persistent_attributes
        if not persistent_attributes:
            persistent_attributes['visit_counter'] = 1
            logger.info("Create attributes")
        else:
            # 將小數轉換為整數 - AWS SDK DynamoDB 問題
            pass
        return

class SavePersistenceAttributesResponseInterceptor(AbstractResponseInterceptor):
    def process(self, handler_input, response):
        # 儲存持續性屬性之前發送回應給使用者
        handler_input.attributes_manager.save_persistent_attributes()
        return

最後，您需要在技能建構器之後註冊攔截請求和回應程式碼：

sb = SkillBuilder()
sb = CustomSkillBuilder(persistence_adapter=dynamodb_adapter)

# 攔截器
sb.add_global_request_interceptor(LoadPersistenceAttributesRequestInterceptor())
sb.add_global_response_interceptor(SavePersistenceAttributesResponseInterceptor())

這樣就完成了攔截器的設定和註冊。

使用 Alexa 和 Raspberry Pi 開發語音控制 IoT 應用程式

第 5 章：S3 儲存和 DynamoDB 資料函式庫

在開發語音控制 IoT 應用程式時，儲存和管理使用者資料是一個重要的方面。Alexa 提供了兩種儲存選擇：S3 儲存和 DynamoDB 資料函式庫。在本章中，我們將探討如何使用這兩種儲存選擇來儲存和管理使用者資料。

使用 Persistent Attributes 儲存資料

在前面的章節中，我們已經學習瞭如何使用 persistent_attributes 來儲存使用者資料。以下是更新的 LaunchRequestHandler 程式碼：

sb.add_request_handler(LaunchRequestHandler())

我們需要更新程式碼以使用 persistent_attributes 來儲存資料。首先，註解掉以下程式碼：

if not persistent_attributes:
    persistent_attributes['visit_counter'] = 0

以及以下程式碼：

handler_input.attributes_manager.persistent_attributes = persistent_attributes
handler_input.attributes_manager.save_persistent_attributes()

現在，讓我們執行技能並觀察結果。使用者存取次數將被儲存到永續性資料中。

使用 Interceptors 儲存和載入 Session Attributes

我們也可以使用 interceptors 來儲存和載入 session attributes。以下是 Node.js 中的 request 和 response interceptor 程式碼：

const RequestInterceptor = {
  async process(handlerInput) {
    const { attributesManager } = handlerInput;
    let sessionAttributes = attributesManager.getSessionAttributes();
    let persistentAttributes = await attributesManager.getPersistentAttributes();
    sessionAttributes = Object.assign({}, persistentAttributes, sessionAttributes);
    attributesManager.setSessionAttributes(sessionAttributes);
  }
};

const ResponseInterceptor = {
  async process(handlerInput) {
    let { attributesManager, responseBuilder } = handlerInput;
    let sessionAttributes = attributesManager.getSessionAttributes();
    let persistentAttributes = await attributesManager.getPersistentAttributes();
    sessionAttributes = Object.assign({}, persistentAttributes, sessionAttributes);
    attributesManager.setPersistentAttributes(sessionAttributes);
    await attributesManager.savePersistentAttributes();
  }
};

我們需要註冊 interceptors。新增以下程式碼：

const skillBuilder = Alexa.SkillBuilders.custom();

exports.handler = Alexa.SkillBuilders.custom()
 .addRequestHandlers(
    LaunchRequestHandler,
    //...
    SessionEndedRequestHandler
  )
 .addInterceptors(RequestInterceptor, ResponseInterceptor);

現在，讓我們執行技能並觀察結果。使用者存取次數將被儲存到永續性資料中，並且可以在不同的會話中被載入。

刪除 Persistent Attributes

如果需要刪除永續性屬性，可以使用以下程式碼：

handler_input.attributes_manager.delete_persistent_attributes();

這將刪除所有永續性屬性。

使用 DynamoDB 和 S3 儲存資料

在 Alexa 的開發過程中，儲存資料是非常重要的一部分。DynamoDB 和 S3 是兩種常用的儲存解決方案。

DynamoDB

DynamoDB 是一種 NoSQL 資料函式庫，使用鍵值對來儲存資料。它提供了高可擴充套件性和低延遲的優點。要使用 DynamoDB，需要先設定 DynamoDbAdapter，然後初始化介面卡，最後新增自訂技能建構器來載入 DynamoDb 介面卡。

以下是使用 DynamoDB 的步驟：

安裝 DynamoDbAdapter
初始化 DynamoDbAdapter
新增自訂技能建構器來載入 DynamoDb 介面卡

DynamoDB 支援 PartiQL 查詢語言，但這超出了本文的範圍。有關更多資訊，可以參考 Amazon 官方檔案。

S3 儲存

S3 是一種物件儲存服務，允許您儲存和擷取大量資料。要使用 S3，需要先建立一個儲存桶，然後上傳您的資料。

以下是使用 S3 的步驟：

建立一個儲存桶
上傳您的資料
取得預簽名 URL 來存取您的資料

S3 提供了 5 GB 的免費儲存空間，20,000 個 GET 請求，2,000 個 PUT、COPY、POST 或 LIST 請求，以及 100 GB 的資料傳輸每月。

存取 S3 儲存的資料

要存取 S3 儲存的資料，可以使用預簽名 URL。預簽名 URL 是一種安全的方式來存取您的資料，而不需要將實際的資料傳輸給使用者。

以下是使用預簽名 URL 的步驟：

取得預簽名 URL
使用預簽名 URL 來存取您的資料

範例程式碼

以下是使用 S3 儲存和預簽名 URL 的範例程式碼：

from utils import create_presigned_url
from ask_sdk_model.ui import StandardCard, Image, SimpleCard

my_image_url = create_presigned_url("Media/jba.png")

image_data = {
    "card": {
        "title": 'My picture',
        "text": "me!",
    }
}

card = StandardCard(
    title=image_data["card"]["title"],
    text=image_data["card"]["text"],
    image=Image(
        small_image_url=my_image_url,
    )
)

這個範例程式碼使用預簽名 URL 來存取 S3 儲存的圖片，並使用 StandardCard 來顯示圖片。

從系統架構的視角來看，本章深入探討了 Alexa 技能開發中資料儲存的關鍵技術：DynamoDB 和 S3，以及請求/回應攔截器的應用。分析比較了 session attributes 和 persistent attributes 的使用方法，並闡述瞭如何利用攔截器有效管理 persistent attributes，避免在每個 intent 中重複讀寫，提升程式碼效率和可維護性。雖然 DynamoDB 的 PartiQL 查詢功能並未詳述，但明確指出了其進階應用方向，也提供了 S3 預簽名 URL 的實務範例，展現了在安全性與資料存取效率之間的平衡。預計未來，隨著物聯網應用的普及， serverless 資料函式庫如 DynamoDB 的整合將成為主流，而 S3 作為經濟高效的儲存方案，其重要性也將持續提升。對於開發語音控制 IoT 應用程式的開發者而言，深入理解並善用這些儲存技術和攔截器機制，將是構建高效能、可擴充套件且安全可靠應用程式的關鍵。建議開發者根據實際應用場景選擇合適的儲存方案，並充分利用攔截器簡化程式碼邏輯，提升開發效率。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。