Centos7安装mqtt服务器（apache-artemis）从入门到应用
Cenos7安装mqtt服务器apache-artemis
- MQTT服务器
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- 1、什么是MQTT
- 2、MQTT协议的组成
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- 固定报文头（Fixed Header）
- 可变报文头（Variable Header）
- 有效负荷（Payload）
- 3、MQTT消息
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- 消息类型（Message Type）
- 消息质量（QoS）
- MQTT安全性
- 4、MQTT服务器种类
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- 云平台
- 私人服务器
- 5、MQTT客户机
- 6、MQTT相对优势
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- MQTT与TCP/IP
- MQTT与HTML
- MQTT与XMPP
- MQTT与CoAP
- 安装apache-artemis
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- 1、下载源码
- 2、安装java环境
- 3、创建broker（经纪人）
- 4、启动artemis服务
- 测试MQTT服务
MQTT服务器
1、什么是MQTT
MQTT是message queuing telementry transport的简称，中文是消息队列遥测传输协议。
它是一种基于发布、订阅模式的轻量级通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议之上，由IBM在1999年发布。其最大的优点在于可以用极少的代码和有限的带宽，为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，MQTT在物联网、小型设备、移动应用等方面有广泛的应用。
2、MQTT协议的组成
固定报文头（Fixed Header）
MQTT固定报文头最少有两个字节，第一字节包含消息类型（Message Type）和QoS级别等标志位。第二字节开始是剩余长度字段，该长度是后面的可变报文头加消息负载的总长度，该字段最多允许四个字节。
每个字节单独表示只能表示0-127的十进制数，为了表示大于127的数，需要使用多个字节，具体计算方法如下：
0xFF 0xFF 0x7F
127+128*(127+128*(127))=2,097,151
0xFF 0xFF 0xFF 0x7F
127+128*2097151=268,435,455
所以MQTT最多可携带256MB的信息数据。
可变报文头（Variable Header）
可变报文头主要包含协议名、协议版本、连接标志（Connect Flags）、心跳间隔时间（Keep Alive timer）、连接返回码（Connect Return Code）、主题名（Topic Name）等，后面会针对主要部分进行讲解。
有效负荷（Payload）
Payload直译为负荷，可能让人摸不着头脑，实际上可以理解为消息主体（body）。
当MQTT发送的消息类型是CONNECT（连接）、PUBLISH（发布）、SUBSCRIBE（订阅）、SUBACK（订阅确认）、UNSUBSCRIBE（取消订阅）时，则会带有负荷。
3、MQTT消息
消息类型（Message Type）
在固定报文头的第一字节，约定了消息的类型，其中MQTT支持14中不同的消息类型，如下图：
消息质量（QoS）
MQTT支持三种QoS，分别是0,1,2
QoS0表示最多发一次，意味着信息的可靠性比较差，但是可以隔段时间多次发送，适用于对信息次数不重要的消息。
QoS1表示最少发一次，意味着如果一条数据未接收到需要重复发送以确保收到，信息是可靠的，但是时延不确定。
QoS2表示要求只能发送一次，发送1次必须完成任务，适用于对次数敏感的消息。
MQTT安全性
MQTT是基于TCP/IP协议的明文传输，消息内容不被加密，可以使用抓包软件抓取。
作为传输协议，MQTT仅关注消息传输，提供合适的安全功能是开发者的责任。安全功能可以从三个层次来考虑——应用层、传输层、网络层。
- 应用层：在应用层上，MQTT提供了客户标识（Client Identifier）以及用户名和密码，可以在应用层验证设备。
- 传输层：类似于HTTPS，MQTT基于TCP连接，也可以加上一层TLS，传输层使用TLS加密是确保安全的一个好手段，可以防止中间人攻击。客户端证书不但可以作为设备的身份凭证，还可以用来验证设备。
- 网络层：如果有条件的话，可以通过拉专线或者使用VPN来连接设备与MQTT代理，以提高网络传输的安全性。
MQTT支持两种认证方式：
- 应用层：MQTT支持客户标识、用户名和密码认证；
MQTT协议支持通过CONNECT消息的username和password字段发送用户名和密码。
用户名及密码的认证使用起来非常方便，不过由于它们是以明文形式传输，所以使用抓包工具就可以轻易的获取。
一般来说，使用客户标识、用户名和密码已经足够了，比如支持MQTT协议连接的OneNET云平台，就是使用了这三个字段作为认证。如果感觉还不够安全，还可以在传输层进行认证。 - 传输层：传输层可以使用TLS，除了加密通讯，还可以使用X509证书来认证设备
在传输层认证是这样的：MQTT代理在TLS握手成功之后可以继续发送客户端的X509证书来认证设备，如果设备不合法便可以中断连接。使用X509认证的好处是，在传输层就可以验证设备的合法性，在发送CONNECT消息之前便可以阻隔非法设备的连接，以节省后续不必要的资源浪费。而且，MQTT协议运行在使用TLS时，除了提供身份认证，还可以确保消息的完整性和保密性。
4、MQTT服务器种类
云平台
各大云平台都已经部署了MQTT服务，可以使用其服务。
私人服务器
可以在私人计算机上部署MQTT服务软件为其他设备提供MQTT服务。常用的MQTT服务软件有：
- Apache-Apollo
- EMQ
- HiveMQ
- Mosquitto
5、MQTT客户机
这里推荐eclipse家的paho.exe
百度云
提取码：y8ya
6、MQTT相对优势
MQTT与TCP/IP
基于TCP/IP的socket编程需要将超过最大报文长度的报文进行合理切片，而MQTT最大的消息可以达到256MB.
MQTT与HTML
他们都是明文传输，但是HTML设计之初就是为了传递HTML文件，是典型的C/S模式，而MQTT可以设计成多用户多设备的通讯，基于订阅和发布形式。
MQTT与XMPP
最有可能与MQTT竞争的是XMPP协议。XMPP（可扩展通讯与表示协议）是一项用于实时通讯的开放技术，它使用可扩展标记语言（XML）作为交换信息的基本格式。其优点是协议成熟、强大、可扩展性强。目前主要应用于许多聊天系统中，在消息推送领域，MQTT和XMPP互相竞争。下面列举MQTT与XMPP各自的特性
- XMPP协议基于繁重的XML，报文体积大且交互繁琐；而MQTT协议固定报头只有两个字节，报文体积小、编解码容易；
- XMPP基于JID的点对点消息传输；MQTT协议基于主题(Topic)发布\订阅模式，消息路由更为灵活；
- XMPP协议采用XML承载报文，二进制必须进行Base64编码或其他方式处理；MQTT协议未定义报文内容格式，可以承载JSON、二进制等不同类型报文，开发者可以针对性的定义报文格式；
- MQTT协议支持消息收发确认和QoS保证，有更好的消息可靠性保证；而XMPP主协议并未定义类似机制；
- 在嵌入式设备开发中大多使用的是C语言开发，C语言解析XML是非常困难的。MQTT基于二进制实现且未定义报文内容格式，可以很好的兼顾嵌入式C语言开发者；而XMPP基于XML，开发者需要配合协议格式，不能灵活开发。
综上所述，在嵌入式设备中，由于需要一个灵巧简洁，对设备开发者和服务端开发者都友好的协议，MQTT比XMPP更具有优势。
MQTT与CoAP
CoAP也是一个能与MQTT竞争的协议。其模仿HTTP的REST模型，服务端以URI方式创建资源，客户端可以通过GET、PUT、POST、DELETE方式访问这些资源，并且协议风格也和HTTP极为相似，使用CoAP必须经过DataBase才能转给第三方。
安装apache-artemis
1、下载源码
artemis是Apache软件基金会的项目，国内下载最好通过开源镜像网站。这里提供清华镜像：
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/activemq/activemq-artemis/2.19.0/apache-artemis-2.19.0-bin.tar.gz --no-check-certificate
下载完成后进行解压
tar -zxvf apache-artemis-2.19.0-bin.tar.gz
将文件夹移动到 /opt 目录下
mv apache-artemis-2.19.0/ /opt/
2、安装java环境
首先检测是否已经安装java
java -version
没有安装的话，先下载java压缩包。这里推荐华为云的镜像：
wget https://repo.huaweicloud.com/java/jdk/8u171-b11/jdk-8u171-linux-x64.tar.gz
创建安装目录，并将压缩包解压到安装目录
mkdir /usr/local/java/
tar -zxvf jdk-8u171-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/java/
打开/etc/profile文件
vi /etc/profile
在后面加入下面的代码，配置环境变量
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8.0_171
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH
激活配置文件，再查看java版本则安装成功
source /etc/profile
java -version
3、创建broker（经纪人）
进入安装目录的 bin 目录
cd /opt/apache-artemis-2.19.0/bin/
创建broker和用户密码，角色，是否允许匿名，和创建位置
./artemis create --user admin --password admin --role admins --allow-anonymous true /opt/artemis
配置artemis
cd /opt/artemis/etc/
修改localhost为本机IP地址，从而使外部用户可以访问
vi bootstrap.xml
vi jolokia-access.xml
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
4、启动artemis服务
输入启动命令：
/opt/artemis/bin/artemis run
出现上面的界面就是安装成功了。
测试MQTT服务
在两台安装了MQTT客户端的设备上连接MQTT服务器，输入服务器IP地址:1883，一台订阅test，另一台发布test主题的消息，发布之后，可以在订阅的设备上看到消息。
由此可以说明MQTT服务搭建成功。
发布设备：
订阅设备：
