详介 MQTT 服务器的搭建与客户端连接

本文内容：学习和熟悉 MQTT 协议，在本机上安装 MQTT 服务器和客户端软件，练习消息发布与订阅，比如自定义一个天气预报的消息主题（提示：可以利用课堂教学资料或网上资源）

一、MQTT 协议简介

• MQTT（ Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议 ），是一种基于发布/订阅（ publish/subscribe ）模式的 “ 轻量级 ” 通讯协议，该协议构建于 TCP/IP 协议上，由 IBM 在 1999 年发布。MQTT 最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

1）MQTT 的特点：

• MQTT 协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
• MQTT 协议当前版本为，2014 年发布的 MQTT v3.1.1。除标准版外，还有一个简化版 MQTT-SN，该协议主要针对嵌入式设备，这些设备一般工作于 TCP/IP 网络，如：ZigBee。
• MQTT 协议运行在 TCP/IP 或其他网络协议，提供有序、无损、双向连接。其特点包括：
  • 1、使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多消息分发，以实现与应用程序的解耦；
  • 2、对负载内容屏蔽的消息传输机制；
  • 3、对传输消息有三种服务质量（QoS）：
    ——最多一次，这一级别会发生消息丢失或重复，消息发布依赖于底层TCP/IP网络。即：<=1；
    ——至多一次，这一级别会确保消息到达，但消息可能会重复。即：>=1；
    ——只有一次，确保消息只有一次到达。即：＝1。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别；
  • 4、数据传输和协议交换的最小化（协议头部只有2字节），以减少网络流量；
  • 5、通知机制，异常中断时通知传输双方；

2）MQTT 协议原理

• 实现MQTT协议需要：客户端和服务器端
• MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。
• MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分
  • Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）
  • payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容

说明：更多信息了解请百度搜索：消息通信的利器-MQTT协议简介及协议原理

二、使用 apollo 搭建 MQTT 服务器

1）配置 apollo

• 下载 apollo 链接：https://pan.baidu.com/s/1fwm0KnB7xG_JBna7nM-mpA
  提取码：vy47
• 解压缩文件
• 配置 jdk（说明：如果之前已经配置好，可以直接忽略，安装版本不可过高，否则后面搭建不成功），参考博客：JDK安装与环境变量配置
• 然后进入到 apollo 下面的 bin 文件夹下，并使用命令 apollo.cmd create mybroker（注：mybroker 是自己随便取得一个名字），创建成功如下图所示。
  

2）开启 appllo 服务

• 使用 cmd 进入到 apache-apollo-1.7.1\bin\mybroker\bin 路径下，运行命令 .\apollo-broker-service install 和 .\apollo-broker-service start 即可。
  
• 在服务中可以看到有这个 Apollo:mybroker 运行。
  
• 在浏览器中输入 http://127.0.0.1:61680，进入 apollo 的登录页面。
  
• 第一次登录输入：Username=admin，Password=password 即可。
  
• 但是，第二次登陆的时候，就无法再次登录。可以输入：https://127.0.0.1:61681，进行再次登录。

3）修改 ip 地址，以供局域网连接

• 查看自己电脑的 IP 是多少。
• 登录 MQTT 服务器打开之后，选择 configration 下选择 apollo.xml 文件，修改 属性为服务器 ip(192.168.0.2)， 同步修改，以及 tcp 节点下将默认的 tcp://0.0.0.0:61613 修改为服务器的 ip，以供局域网使用，点击 Save 保存，即可在局域网内使用服务器的 ip 登录。
  
• 使用地址 http:\\192.168.0.2:61680 可以成功打开。
  
• 如果主机地址换了，可以依照上面的方法重新修改 apollo.xml 文件。
• 至此，MQTT 服务器搭建基本完成了。

三、使用 MQTT 客户端创建连接

• 下载客户端链接：https://pan.baidu.com/s/1egAsqFVHbrR7VMrzbr2AOw
  提取码：go0f
• 解压后，双击运行 paho.exe。
  
• 添加连接。
  
• 点击 选项 ，勾选上登录，并输入用户名和密码
  
• 输入服务器地址（刚刚的 apollo.xml 文件内的），然后点击 连接 ，即可连接成功。
  
• 服务器显示连接的 IP 及端口号等信息。
  

四、消息发布与订阅的基本操作

• 按照上述方法再额外建立一个连接（注：可以使用同一局域网的 PC 连接服务器，前提是安装了客户端，这里我没有别的 PC ，就用本机额外建立了一个连接）。
  
  
• 我这里显示的是：同一主机使用不同的端口连接了服务器。

客户端 test1：订阅 hello 主题

• 点击 ＋ 按钮，添加一个主题，然后点击 订阅 即可（说明：由于并没有 hello 主题发出，所以没有收到消息，其它客户端发布主题后，该客户端会收到消息）。
  

客户端 test2：发布 hello 主题

• 编辑 主题 和 消息 ，并点击 发布 ，历史记录中显示已发布。
  
• 由于客户端 test1 已订阅了 hello 主题，所以同时会收到该消息。
  

五、总结

• MQTT 使用起来十分的方便，在多个小型设备之间可以进行数据的传输，这篇文章只是对 MQTT 进行订阅 \ 发送功能的简介使用，并没有对 MQTT 协议进行深入的了解，但是由于 MQTT 的轻便、可靠的使用，在未来的物联网方面肯定有很大的促进作用，所以还是有必要去学习使用相关的操作、功能。

六、参考资料

1、MQTT服务器搭建以及构建服务端和客户端——Windows
2、Apollo MQTT在windows上面环境部署与连接测试