MQTT简介Mosquitto桥接及集群环境搭建

MQTT v5.0草案中文翻译： github.com/hui6075/mqtt_v5

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目录：
MQTT协议简介
Mosquitto桥接模式
Mosquitto集群模式

MQTT协议简介

MQTT是IBM为物联网等环境定义的一套应用层即时通信协议，通过消息中间件，提供订阅/发布方式通过“主题”为不同设备之间的通信提供解耦。

类似的协议还有XMPP、COAP等，但MQTT协议由于信令种类少、控制信息少、信息承载率高，因而对设备的处理能力和网络环境要求比较低。试想，让一个200MHz、64K内存的嵌入式模块去解析HTTP/JASON/XML字符串，可能还没等到数据包解析完，下一条数据就到了，哈哈。当然，也有很多人拿MQTT作为安卓推送协议，也是非常能提高用户体验的，比如MQTT协议里的保留消息，可以让手机收到开机之前系统或其他设备就已经发布的一些消息。

通常称消息中间件为broker，支持MQTT的broker有很多，开源的比如基于C语言的Mosquitto，基于Erlang的EMQ、RabbitMQ+插件，基于Java的ActiveMQ，甚至基于Node.js的Mosca。我自己尝试过Mosquitto和RabbitMQ，Mosquitto完全实现了MQTT协议的所有内容，而RabbitMQ对MQTT的支持并不完善，比如不支持QoS=2的消息以及保留消息。另外中国人自己开发的EMQ也是非常棒的MQTT broker，支持集群，消息持久化。

Mosquitto桥接模式

我的生产环境使用的broker是Mosquitto，老实说Mosquitto最初设计可能也是为了运行在嵌入式平台，使用的IO模型、定时器都比较简陋，通常需要优化才能支持大流量高并发的业务场景，而且流量太大的情况下Mosquitto也支持通过bridge（桥接）的方式连接多台broker，通常选取一台broker作为bridge节点，在其配置文件（mosquitto.conf）中添加桥接选项：

connection bridge1
address 192.168.1.102:1883
topic # both 0

connection bridge2
address 192.168.1.103:1883
topic /sensor/temperature in 1

其中bridge1/bridge2是为其他broker起的名字，地址是其他broker的IP和端口，topic指定了允许本地broker和对方broker之间传递的消息主题，配成#则所有主题消息都将被传递。both/in/out是指允许的消息方向，in是指此主题消息的转发方向只能是从对方broker到本地broker，不能是从本地broker到对方broker，这样如果有客户端连接到本地broker订阅/sensor/temperature这个主题的话，发布到对方broker上的/sensor/temperature主题消息本地客户端也可以收到，反之则收不到。

通过以上介绍，可以知道bridge方式下主题配置非常不灵活，特别是有些场景下消息发布客户端和订阅客户端之间通过MAC地址、UUID等作为主题名进行通信，根本无法手工为每对发布/订阅设备进行配置。

Mosquitto集群模式

Mosquitto也有基于二次开发的集群实现。

集群方式则是动态订阅，每个broker既是发布者也是订阅者，对于连到本地broker的客户端订阅的主题，本地broker会向集群中其他broker进行订阅，因此无需事先动态配置主题过滤器。此外，集群中所有broker都处于同等地位，因此不存在单点失效的问题。配置起来也非常简单，在每个机器的mosquitto.conf中：

node_name node1
node_address 192.168.1.101:1883

node_name node2
node_address 192.168.1.102:1883

node_name node3
node_address 192.168.1.103:1883

编译mosquitto时把config.mk中的WITH_BRIDGE注释掉，把WITH_CLUSTER:=yes取消注释，然后make && make install安装mosquitto，并在所有机器启动mosquitto即可。

功能测试：

在主机1上订阅主题"clustermsg"，在主机2上发布主题为"clustermsg"的消息，主机1上可以收到此消息。

benchmark：

在1台broker、2台broker、3台broker、4台broker、9台broker的情况下分别测试集群的整体吞吐率，从1台broker到3台broker时整体吞吐率逐渐增长，增长系数大概在0.8左右，broker超过3台时整体吞吐率由于压测工具的瓶颈而停止增长。

测试参数说明：消息长度固定1000字节，n10k指每个客户端发送10k个消息，c100指一共100个客户端，QoS选取为2。

集群的原理和更详细的性能测试报告，可见mosquitto cluster@github 项目的readme.md。