MQTT的安装及使用

物联网（Internet of Things，IoT）最近曝光率越来越高。虽然HTTP是网页的事实标准，不过机器之间（Machine-to-Machine，M2M）的大规模沟通需要不同的模式：之前的请求/回答（Request/Response）模式不再合适，取而代之的是发布/订阅（Publish/Subscribe）模式。这就是轻量级、可扩展的MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）可以施展拳脚的舞台。

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

1. 精简，不添加可有可无的功能。
2. 发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递。
3. 允许用户动态创建主题，零运维成本。
4. 把传输量降到最低以提高传输效率。
5. 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
6. 支持连续的会话控制。
7. 理解客户端计算能力可能很低。
8. 提供服务质量管理。
9. 假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

发布/订阅模式

与请求/回答这种同步模式不同，发布/定义模式解耦了发布消息的客户（发布者）与订阅消息的客户（订阅者）之间的关系，这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方，你打电话给朋友，一直要等到朋友接电话了才能够开始交流，是一个典型的同步请求/回答的场景；而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样，你发好电子邮件该干嘛干嘛，好友们到有空了去查看邮件就是了，是一个典型的异步发布/订阅的场景。
熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了，因为它带来了这些好处：

1. 发布者与订阅者不比了解彼此，只要认识同一个消息代理即可。
2. 发布者和订阅者不需要交互，发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。
3. 发布者和订阅者不需要同时在线，可以自由选择时间来消费消息。

主题

MQTT是通过主题对消息进行分类的，本质上就是一个UTF-8的字符串，不过可以通过反斜杠表示多个层级关系。主题并不需要创建，直接使用就是了。
主题还可以通过通配符进行过滤。其中，+可以过滤一个层级，而*只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。举个例子：

• building-b/floor-5：代表B楼5层的设备。
• +/floor-5：代表任何一个楼的5层的设备。
• building-b/*：代表B楼所有的设备。

注意，MQTT允许使用通配符订阅主题，但是并不允许使用通配符广播。

服务质量

为了满足不同的场景，MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：

1. 级别0：尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息，但是遇到意外并不会重试。
2. 级别1：至少一次。消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失，消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次，当然可能造成重复消息。
3. 级别2：恰好一次。保证这种语义肯待会减少并发或者增加延时，不过丢失或者重复消息是不可接受的时候，级别2是最合适的。

服务质量是个老话题了。级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的，不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的，所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。级别0适合鸡肋数据场景，食之无味弃之可惜，就这么着吧。

消息类型

MQTT拥有14种不同的消息类型：

1. CONNECT：客户端连接到MQTT代理
2. CONNACK：连接确认
3. PUBLISH：新发布消息
4. PUBACK：新发布消息确认，是QoS 1给PUBLISH消息的回复
5. PUBREC：QoS 2消息流的第一部分，表示消息发布已记录
6. PUBREL：QoS 2消息流的第二部分，表示消息发布已释放
7. PUBCOMP：QoS 2消息流的第三部分，表示消息发布完成
8. SUBSCRIBE：客户端订阅某个主题
9. SUBACK：对于SUBSCRIBE消息的确认
10. UNSUBSCRIBE：客户端终止订阅的消息
11. UNSUBACK：对于UNSUBSCRIBE消息的确认
12. PINGREQ：心跳（空闲时发一个）
13. PINGRESP：确认心跳
14. DISCONNECT：客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理

MQTT代理

市面上有相当多的高质量MQTT代理，其中mosquitto是一个开源的轻量级的C实现，完全兼容了MQTT 3.1和MQTT 3.1.1。下面我们就以mosquitto为例演示一下MQTT的使用。环境是Ubuntu 14.04.1 LTS，简单起见MQTT代理和客户端都安装在同一台服务器上了。
安装mosquitto以及搭配的客户端：

 

sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients 

简单测试

一个完整的MQTT示例包括一个代理器，一个发布者和一个订阅者。测试分为以下几个步骤：

1. 启动服务mosquitto。
2. 订阅者通过mosquitto_sub订阅指定主题的消息。
3. 发布者通过mosquitto_pub发布指定主题的消息。
4. 代理服务器把该主题的消息推送到订阅者。

在本例中，发布者、代理和订阅者均为localhsot，但是在实际的情况下三种并不是同一个设备，在mosquitto中可通过-h(--host)设置主机名称(hostname)。为了实现这个简单的测试案例，需要在linux中打开三个控制台，分别代表代理服务器、发布者和订阅者。

启动代理服务

mosquitto -v
【-v】打印更多的调试信息

订阅主题

mosquitto_sub -v -t sensor
【-t】指定主题，此处为sensor
【-v】打印更多的调试信息

发布内容

mosquitto_pub -t sensor -m 12
【-t】指定主题
【-m】指定消息内容

运行结果

当发布者推送消息之后，订阅者获得以下内容
sensor 12
而代理服务器控制台中会出现——连接、消息发布和心跳等调试信息。通过代理服务器的调试输出可以对MQTT协议的相关过程有所了解。

 

配置账户密码

 

Mosquitto服务器的配置文件为/etc/mosquitto/mosquitto.conf，关于用户认证的方式和读取的配置都在这个文件中进行配置。

不允许匿名用户
allow_anonymous false

配置用户密码文件
password_file /etc/mosquitto/pwfile

配置topic(话题)和用户
acl_file /etc/mosquitto/acl

命令行输入
添加用户信息
添加用户'chisj'密码’chisj‘，
#mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/pwfile chisj

添加Topic和用户的关系

重启Mosquitto
1.通过Ctrl+C关闭mosquitto
2.mosquitto-c /etc/mosquitto/mosquitto.conf

（订阅端）客户端启动：
mosquitto_sub -h ip地址 -t mtopic

（订阅端）客户端（用户名，密码）启动
mosquitto_pub -h 192.168.1.100 -t mtopic -u chisj -P chisj -m "test"

（发布者）客户端启动：
mosquitto_pub -h 192.168.1.100 -t mtopic -u chisj -P chisj -m "test"

作者：阿拉鸡
链接：https://www.jianshu.com/p/a13e888c93fb
来源：简书
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