开源MQTT中间件:moquette

经常会在项目中用到消息传递,在不同的场景下,消息传递的要求是不一样的。java世界中,jms的规范可遵循,同时也有开源的相关软件来支持。 本文来说说一下mqtt,以及moquette。在选择mqtt的中间件时较为纠结,对于非大众化的开源框架的使用没有底气。好在有源码,研究源码,经过大量测试,效果还可以,推荐给大家。

经测试过程发现moquette存在一些问题,已修改,可能是认识的问题,也可能是出发点不一样。

总之,修改如下:

  1. 修改消息队列长度为32,避免了原来消息队列超过最大条数之后,publish出错的情况 修改了storage的构造函数,使其更通用
  2. 修改了每次都对clientId的判定,针对client首次链接的情况 修改了离线消息签收时的空指针异常 弃用了一些不常用的模块
  3. 添加了redis存储实现 redis采用了现有conf配置机制 重新设计了session的存储结构,以便后续添加分片处理
  4. 修改工程的结构,独立了common模块,同时将redis,mapdb,broker建在common基础上
  5. 针对publish的内存泄漏,进行了修改(原本以为是netty泄露),经过两天的不眠不休的调试,发现是moquette未回收导致

使用说明文档:

1.简介

Moquette是一款开源的消息代理,整个系统基于java开发,以netty为基础完整实现了MQTT协议的。
基于测试,moquette的客户端承载量及消息的推送速度都比较客观,在大批量频繁短线上线的情景下,也可以承受。
Moquette代码是完全开源的,测试过程中的问题进行了一定的修改,扩展实现了基于redis存储的机制。

2.使用

2.1配置文件

Moquette所使用的配置文件位于其根目录下的config里,包括以下:

  1. acl.conf 权限配置
  2. hazelcast.xml 集群配置
  3. password_file.conf 用户密码配置
  4. moquette.conf 主配置

下面将详细讲解各配置文件

权限配置

基于文件的权限配置较为复杂,以下为示例格式,将针对该示例具体说明。

user admin
topic write mqtt/log
pattern write mqtt/log/+
topic read mqtt/lost
user client
topic read mqtt/log
pattern read mqtt/log/%c
topic write mqtt/lost
  1. [user admin] 指示一个用户admin。其后的条目,代表该用户的相关topic的读写权限,一直到另一个user结束。

  2. [topic write wifi/log] 代表队wifi/log主题具有write权限,topic命令指定特定的主题名称,不能带有通配符。

  3. [pattern write wifi/log/+] 使用通配符指示符合规则的一定数量的topic的权限。
    权限分类:

    • write
    • read
    • writeread

集群配置

Moquette的集群配置实用的是hazelcast。Hazelcast是基于java编写的数据同步工具。在moquette中,用于不同节点消息的同步。


IP1:5701
5701

       
       
              IP2:5701
       


public-address:代表了当前节点的IP及端口
required-member:代表了集群中的其他节点。
各节点的集群模式建立后,各节点是对等关系,无主从之分

用户管理

该文件用于系统的可登录用户,实例格式如下:

#*********************************************
# Each line define a user login in the format
#   :sha256()
#*********************************************
#NB this password is sha256(passwd)
admin:8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92
client:8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92

该文件的格式非常简单:
每行代表了一个用户及其密码,用:分割,密码是sha256摘要后的结果。

关于client(消费者)所使用的用户,大部分情况下,client只需要其clientId来区分,因此后台可针对业务类型建立不同的用户分给client使用,不需要为每个clientId都建立用户。

主配置

主配置中包含了较多内容,介绍如下:

1.端口

port 1883
websocket_port 8383

port 1883 是broker的主端口,默认为MQTT协议的1883端口
由于系统提供了websocket功能,可以使用websocket的方式使用(该模式未进行测试)。

2. SSL端口及配置

# ssl_port 8883
#jks_path serverkeystore.jks
#key_store_password passw0rdsrv
#key_manager_password passw0rdsrv

对于有较高安全要求的系统,可以添加SSL支持。

3.IP绑定限制

#*********************************************************************
# The interface to bind the server
#  0.0.0.0 means "any"
#*********************************************************************
host 0.0.0.0

4.存储设置

storage_class io.moquette.persistence.redis.RedisStorageService
由于基于不同存储的实现的性能,差异性较大,moquette默认采用内存存储的模式,该模式有很高的性能,但存在单点崩溃下,消息丢失的风险(由于集群负载的使用,可降低该问题发生的影响范围)。
如果对存储过于看重,性能可求次,可使用基于redis的存储实现,其自带的mapdb的存储实现,错误较多。
在不设置的情况,默认采用的基于memory的存储实现。

5.启用权限访问

#*********************************************************************
# acl_file:
#    defines the path to the ACL file relative to moquette home dir
#    contained in the moquette.path system property
#*********************************************************************
acl_file config/acl.conf

以上代表了,broker将以acl.conf中的内容为基础进行授权鉴权。

6.是否允许匿名访问

#*********************************************************************
# allow_anonymous is used to accept MQTT connections also from not
# authenticated clients.
#   - false to accept ONLY client connetions with credentials.
#   - true to accept client connection without credentails, validating
#       only against the password_file, the ones that provides.
#*********************************************************************
allow_anonymous false

以上代表不允许匿名访问,必须使用用户名及密码才可以访问。

7.用户密码文件配置

#*********************************************************************
# password_file:
#    defines the path to the file that contains the credentials for
#    authenticated client connection. It's relative to moquette home dir
#    defined by the system property moquette.path
#*********************************************************************
password_file config/password_file.conf

以上代表broker将使用password文件进行鉴权,若不需要则可以将其注释掉。

8.epoll的启用

#*********************************************************************
# Netty Configuration
#*********************************************************************
#
# Linux systems can use epoll instead of nio. To get a performance
# gain and reduced GC.
# http://netty.io/wiki/native-transports.html for more information
#
netty.epoll true

在linux系统下,提供的epoll机制,可使系统能够承载更高的终端。以上代表启用epoll。在机器硬件较好的情况下,epoll模式提升明显。

9.集群配置

#hazelcast
#intercept.handler io.moquette.interception.HazelcastInterceptHandler

集群配置的情况下,需要开启以上配置,开启配置的前提是hazelcast.xml文件已配置。

10.Redis配置

#redis storage
redis.host localhost
redis.port 6379
redis.password
redis.database 0
redis.prefix monitor:

在store_class已经配置为redis的情况下,需要配置以上参数,由于集群模式使用hazelcast,目前的基于redis的实现,不具备分片等功能,但键值的设计已经具备。

2.2 启动

Moquette代码工程采用maven管理,采用maven install可以打包一个在linux下运行的文件,打包后的格式如下:

  • Lib目录是所有使用到的lib文件,分为:
    这里写图片描述
  1. Netty相关
  2. Hazelcast
  3. Log相关
  4. Redis存储实现引入的lib:在使用memory的模式下,redis相关可以删除,减少包的大小。
  • Bin目录:
    这里写图片描述

  • linux下的moquette.sh启动方式:
    默认不是以后台运行的方式,需要使用以下命令运行:

linux下的moquette.sh启动方式:
默认不是以后台运行的方式,需要使用以下命令运行:

 setsid  ./moquette.sh &

nohup命令模式会找不到配置好的log输出。
Windows下以bat命令运行

2.3 客户端

实现moqtt协议的客户端存在很多种,针对该broker,目前测试使用的是eclipse-phao的,该客户端实现提供了多种语言版本,便于不同终端使用。

可以在以下的网址中找到相关语言版本的下载:http://www.eclipse.org/paho/downloads.php

针对不同的语言版本,可提供的功能存在不同,目前broker默认没有实现除mqtt协议规范中提到的功能。

重连机制,需要客户端想法实现该机制,避免客户端掉线后只能重启才能链接的境界。

开源MQTT中间件:moquette_第1张图片

3. 测试

该broker经过了多次测试。
测试场景:

1.机器配置

内存 CPU
8G 4核

Client所运行机器多样,每台机器运行5000个client。
Publish为普通windows机器,两个publisher,每个5个发送线程,平均每秒100条消息。

2.消息发送速度

  • 10秒一条群发的情况下,测试3论。
  • 每秒100条点对点的消息情况下,测试3轮。
  • 每轮测试20到30几个小时。

3.客户端情况

Client在clean Session的情况下,broker的内存占用较低,仅400M左右
在不清理会话的情况下,内存占用较高,在client大批量反复掉线重连情况下内存占用达到2G
心跳设置60s,过短(低于30s)的心跳,对broker来说不能承受。

4集群情况

搭建了两个节点的集群,通过nginx进行tcp负载,客户端测试数量为3万。

3.1承载量测试

1.单broker从8000,15000,18000,25000几个级别的测试,在不发送消息的情况下,这几个级别的客户端都可以连接。

承载量 结果
8000 OK
15000 OK
18000 OK
25000 OK

2.在发送消息的情况

承载量 结果
8000 OK
15000 OK
18000 NG
25000 NG

在每10秒一条群发消息的情况下,单点broker的无掉线承载量是15000,18000发生较多的掉线情况。

3.2消息接收速度

在10秒一条群发消息及每秒100条点对点消息的发送情况下,消息的接受速度都在1秒以内。

3.3所占内存

基于实现分析,内存的占用主要由client在不清理会话进行链接掉线后产生的消息积累,在原有基于内存的实现机制中,为每个client保存1024条消息,在超过1024条后,消息会导致publish端出错。修改后的实现,为每个离线client保存最新的32条消息,超过32条的将被丢弃。

基于redis的实现,消息目前没有设定弃用或过期机制。

测试期间的内存分析:
IP1的broker,总内存占用情况如下
开源MQTT中间件:moquette_第2张图片
开源MQTT中间件:moquette_第3张图片

内存稳定在800M左右,处于稳定状态。

3.4注意问题

基于内存的存储实现,目前仅保存32条离线消息,超过32条将丢弃原有的。

遗愿消息内容必须为ascii,不能为其他字符。遗愿消息主要用于客户端掉线后的处理。

客户端的心跳不能设置过小,否则broker的承载量将严重下降,建议60s以上。

遗留的问题:

  • 在心跳之间的时间段,测试发现存在broker误签收的情况。
  • 以上问题,在业务实际使用过程中,采取业务签收等方式,避免消息质量的不可靠性的出现。

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