Mqtt介绍及应用

介绍

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的、基于发布/订阅模式的消息传输协议，专门设计用于物联网（IoT）和机器对机器（M2M）通信。MQTT 最初由 IBM 的 Andy Stanford-Clark 和 Arlen Nipper 在1999年开发，并于2013年成为 OASIS 标准。

以下是 MQTT 的一些关键特点和优势：

1. 轻量级和低带宽消耗: MQTT 是一种轻量级的协议，具有小型的消息头，因此非常适合于带宽受限或网络连接不稳定的环境。它减少了网络流量和电池消耗，使其成为物联网设备的理想选择。
2. 基于发布/订阅模式: MQTT 使用发布/订阅模式，其中客户端（发布者）发布消息到主题，而其他客户端（订阅者）订阅感兴趣的主题。这种模式使得多个客户端能够实时收到感兴趣的消息，实现了解耦和灵活性。
3. 异步通信: MQTT 支持异步通信，发布者发布消息后不需要等待接收者的响应，从而提高了系统的响应速度和效率。
4. 服务质量（QoS）支持: MQTT 提供了三种不同的服务质量级别（QoS）：至多一次（QoS 0）、至少一次（QoS 1）和精确一次（QoS 2）。这使得开发者能够根据应用场景和需求选择适当的消息传递质量。
5. 持久化消息: MQTT 支持持久化消息，在断开连接后仍然可以保存未传递的消息。这对于需要持久化状态或确保消息不会丢失的应用程序非常重要。
6. 灵活性和可扩展性: MQTT 是一个灵活和可扩展的协议，允许在不同的网络和应用场景中进行定制和部署。它可以在各种设备和平台上运行，并与现有的网络基础设施集成。

MQTT 是一种简单、可靠、灵活的通信协议，适用于各种物联网和机器对机器通信应用，包括传感器数据采集、远程监控、智能家居、工业自动化等领域。其轻量级的特性、基于发布/订阅模式和灵活的配置使其成为物联网领域的主流通信协议之一。

Docker部署MQTT代理服务

MQTT 代理服务是一种中间件，用于在物联网（IoT）和其他实时通信应用中进行消息传输。其作用主要包括以下几个方面：

1. 消息路由和传输: MQTT 代理负责接收来自客户端的消息，并将这些消息传输到指定的目标客户端。它负责将消息从发布者路由到订阅者，以确保消息的可靠传输。
2. 消息存储和持久化: MQTT 代理通常具有持久化功能，可以将消息存储在磁盘上，以确保在断开连接或重新启动后不会丢失消息。这对于某些应用程序很重要，特别是需要处理重要数据或需要在断网时保持通信的应用。
3. 安全性和身份验证: MQTT 代理通常提供身份验证和授权功能，以确保只有经过授权的客户端能够连接和发布/订阅消息。它还可以提供加密通信，确保消息在传输过程中的安全性。
4. QoS 级别管理: MQTT 代理可以管理消息的服务质量（QoS），并确保根据需要按照不同的 QoS 等级传输消息。这包括确保消息至少被传输一次（至多一次传输）、确保消息至少被传输一次并且只被传输一次（至少一次传输）、以及确保消息被传输一次并且只被传输一次（精确一次传输）等。
5. 连接管理: MQTT 代理负责管理客户端与服务器之间的连接，包括连接的建立、维护和断开。它可以处理大量的客户端连接，并确保服务器的稳定性和可靠性。

配置项

配置config/mosquitto.conf文件

内容

persistence true
persistence_location /mosquitto/data
log_dest file /mosquitto/log/mosquitto.log
listener 9001
port 1883
allow_anonymous true

1. persistence true: 这个配置项用于启用 MQTT 代理的持久化机制。持久化可以确保在 MQTT 代理重新启动后，之前的会话状态和消息仍然被保留下来。
2. persistence_location /mosquitto/data: 这个配置项指定了持久化文件的存储位置。在这个例子中，持久化文件将存储在 /mosquitto/data 目录中。
3. log_dest file /mosquitto/log/mosquitto.log: 这个配置项指定了 MQTT 代理日志文件的存储位置和类型。在这个例子中，日志将被写入到 /mosquitto/log/mosquitto.log 文件中。
4. listener 9001: 这个配置项指定了 MQTT 代理监听的端口号。在这个例子中，代理将在 9001 端口上监听客户端连接。
5. port 1883: 这个配置项也是指定 MQTT 代理监听的端口号。在这个例子中，代理将在 1883 端口上监听客户端连接。通常，客户端将通过此端口连接到 MQTT 代理。
6. allow_anonymous true: 这个配置项指定了是否允许匿名连接到 MQTT 代理，即是否允许客户端连接而不需要提供用户名和密码。在这个例子中，允许匿名连接。

Docker-compose

version: "3"

services:
    mqtt:
        image: eclipse-mosquitto:2.0.18
        container_name: mqtt
        restart: always
        volumes:
            - $PWD/config:/mosquitto/config
            - $PWD/data:/mosquitto/data
            - $PWD/log:/mosquitto/log
        ports:
            - 1883:1883
            - 9001:9001

Demo

golang

package main

import (
	"fmt"
	mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
	"os"
	"os/signal"
	"time"
)

func onMessageReceived(client mqtt.Client, message mqtt.Message) {
	fmt.Printf("Received message on topic: %s\n", message.Topic())
	fmt.Printf("Message: %s\n", message.Payload())
}

func main() {
	// MQTT broker 地址
	broker := "tcp://localhost:1883"
	// MQTT 客户端ID，确保其唯一
	clientID := "mqtt-demo-client"
	// 要订阅的主题
	topic := "demo/topic"

	// 创建 MQTT 连接选项
	opts := mqtt.NewClientOptions().AddBroker(broker).SetClientID(clientID)

	// 创建 MQTT 客户端
	client := mqtt.NewClient(opts)
	if token := client.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
		fmt.Println(token.Error())
		os.Exit(1)
	}

	// 定义消息处理函数
	client.Subscribe(topic, 1, onMessageReceived)

	fmt.Printf("Connected to broker %s and subscribed to topic %s\n", broker, topic)

	for i := 0; i < 5; i++ {
		// 发布消息
		message := "Hello this is go " + fmt.Sprintf("%v", i)
		token := client.Publish(topic, 1, false, message) // 设置 QoS 为 1
		token.Wait()
		time.Sleep(time.Second * 1)
	}

	// 为了防止程序立即退出，等待信号
	c := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(c, os.Interrupt)
	<-c

	fmt.Println("Disconnecting from broker...")
	client.Disconnect(250)
	fmt.Println("Disconnected.")
}

python

首先安装package

install paho-mqtt==1.6.1

详细的demo

import paho.mqtt.client as mqtt
import time

# import pkg_resources

# install paho-mqtt==1.6.1

# 获取mqtt 版本
# 获取 Paho MQTT 客户端库的安装路径
# mqtt_path = mqtt.__file__
#
# # 使用 pkg_resources 模块读取模块的元数据信息
# version = pkg_resources.get_distribution("paho-mqtt").version
#
# # 打印 Paho MQTT 客户端库的版本
# print("Paho MQTT 客户端库版本:", version)

# MQTT 代理地址和端口
broker_address = "localhost"
broker_port = 1883

# 客户端ID
client_id = "python-mqtt-demo"

# 订阅的主题
topic = "demo/topic"


# 连接成功回调函数
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Connected to MQTT broker with result code " + str(rc))
    # 订阅主题时指定 QoS 级别为 QoS 2
    client.subscribe(topic, qos=2)


# 消息到达回调函数
def on_message(client, userdata, msg):
    print("Received message on topic: " + msg.topic)
    print("Message: " + str(msg.payload))


# 创建 MQTT 客户端实例，并指定回调 API 版本为 1
client = mqtt.Client(client_id)

# 设置回调函数
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message

# 设置回调 API 版本
client.callback_api_version = 1

# 连接到 MQTT 代理
client.connect(broker_address, broker_port, 60)

# 保持连接
client.loop_start()

# 发布消息
i = 0
while i < 5:
    message = "Hello this is python " + str(i)
    # 发布消息时指定 QoS 级别为 QoS 1
    client.publish(topic, message, qos=1)
    print("Published message: " + message)
    time.sleep(5)
    i += 1

# 等待接收消息
time.sleep(5)

# 断开连接
client.loop_stop()
client.disconnect()