[linux] Ubuntu20.04上安装搭建MQTT服务器mosquitto

mosquitto是支持MQTT v3.1 的开源消息代理软件，而且搭建更加方便快捷。
本博文记录了MQTT协议简介 和 在Ubuntu 20.04上安装和配置mosquitto

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。
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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。
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MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。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。

1.MQTT协议实现方式

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，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。
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MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

• （1）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）；
• （2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

2.MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

• （1）发布其他客户端可能会订阅的信息；
• （2）订阅其它客户端发布的消息；
• （3）退订或删除应用程序的消息；
• （4）断开与服务器连接。

3.MQTT服务器

MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

• （1）接受来自客户的网络连接；
• （2）接受客户发布的应用信息；
• （3）处理来自客户端的订阅和退订请求；
• （4）向订阅的客户转发应用程序消息。

4.MQTT协议中的订阅、主题、会话

一、订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

二、会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于>一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

三、主题名（Topic Name）

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

四、主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

五、负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容。

5.MQTT协议数据包结构

在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成。MQTT数据包结构如下：

• （1）固定头（Fixed header）。存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识。
• （2）可变头（Variable header）。存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
• （3）消息体（Payload）。存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容。

mosquitto简介

Mosquitto是用C语言实现MQTT协议的Broker。是一款实现了消息推送协议 MQTT v3.1 的开源消息代理软件，提供轻量级的，支持可发布/可订阅的的消息推送模式，使设备对设备之间的短消息通信变得简单，比如现在应用广泛的低功耗传感器，手机、嵌入式计算机、微型控制器等移动设备。一个典型的应用案例就是 Andy Stanford-ClarkMosquitto(MQTT协议创始人之一)在家中实现的远程监控和自动化。

Mosquitto官网

Mosquitto最新的源码

在Ubuntu中安装

1. apt-get命令安装

# 安装mosquitto
sudo apt-get install mosquitto
# 安装客户端
sudo apt-get install mosquitto-clients
# 安装设备端
sudo apt-get install mosquitto-dev

2. 修改配置文件

配置文件地址：/etc/mosquitto/mosquitto.conf
从上面的源码地址中下载源码，然后找到mosquitto.conf文件，将其替换掉/etc/mosquitto/mosquitto.conf文件。
你也可以根据需求，阅读手册自己写mosquitto.conf

3. 启动

mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf

4. 其他处理

• 查看运行状态 systemctl status mosquitto
• 开启/关闭systemctl start/stop mosquitto
• 查看进程ps -aux | grep mosquitto
• 查看1883端口占用netstat -apn | grep 1883
• 关闭进程kill -9 pid

mosquitto测试

1.在Ubuntu下测试

订阅主题：mosquitto_sub -v -t hello

-h 指定域名
-t 指定订阅的主题，主题为：hello
-v 详细模式 打印调试信息

发布内容：mosquitto_pub -t hello -m world

-t 指定订阅的主题，主题为：hello
-m 指定发布的消息的内容

2.在Windows下用mqttfx和通信猫测试

• 通信猫订阅mqttfx发布的主题

• mqttfx订阅通信猫发布的主题

• mosquitto客户端订阅通信猫发布的主题

• 通信猫订阅mosquitto客户端发布的主题

各位客官，尽情享用吧