标题: MQTT学习笔记—MQTT协议体验 Mosquitto安装和使用 [打印本页]

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作者: 51hei小林    时间: 2016-9-25 11:06
标题: MQTT学习笔记—MQTT协议体验 Mosquitto安装和使用
0 前言

    MQTT是IBM开发的一个即时通讯协议。MQTT是面向M2M和物联网的连接协议，采用轻量级发布和订阅消息传输机制。Mosquitto是一款实现了 MQTT v3.1 协议的开源消息代理软件，提供轻量级的，支持发布/订阅的的消息推送模式，使设备对设备之间的短消息通信简单易用。
    若初次接触MQTT协议，可先理解以下概念：
【MQTT协议特点】——相比于RESTful架构的物联网系统，MQTT协议借助消息推送功能，可以更好地实现远程控制。
【MQTT协议角色】——在RESTful架构的物联网系统，包含两个角色客户端和服务器端，而在MQTT协议中包括发布者，代理器（服务器）和订阅者。
【MQTT协议消息】——MQTT中的消息可理解为发布者和订阅者交换的内容（负载），这些消息包含具体的内容，可以被订阅者使用。
【MQTT协议主题】——MQTT中的主题可理解为相同类型或相似类型的消息集合。

1 安装和使用注意点
1.1 安装



    截止2015年12月，最新版本为mosquitto-1.4.5

# 下载源代码包



wget http://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.4.5.tar.gz# 解压
tar zxfv mosquitto-1.4.5.tar.gz
# 进入目录
cd mosquitto-1.4.5

# 编译

make
# 安装
sudo make install





1.2 安装注意点



【1】编译找不到openssl/ssl.h
    【解决方法】——安装opensslsudo apt-get install libssl-dev



【2】编译过程找不到ares.h
sudo apt-get install libc-ares-dev
【3】编译过程找不到uuid/uuid.h
sudo apt-get install uuid-dev
【4】使用过程中找不到libmosquitto.so.1
error while loading shared libraries: libmosquitto.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory


    【解决方法】——修改libmosquitto.so位置

# 创建链接
sudo ln -s /usr/local/lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib/libmosquitto.so.1
# 更新动态链接库
sudo ldconfig
【5】make: g++：命令未找到  
    【解决方法】
    安装g++编译器
sudo apt-get install g++



2 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。

【测试说明】
    测试环境：ubuntu 14.04 虚拟机
    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。

图1 示例

2.1 启动代理服务

mosquitto -v
    【-v】打印更多的调试信息

2.2 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

2.3 发布内容
mosquitto_pub -t sensor  -m 12

    【-t】指定主题
    【-m】指定消息内容


2.4 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。

图2 代理服务器调试输出

3 总结
    通过Mosquitto实现MQTT协议代理器(服务器)，为今后的MQTT协议应用做准备。本文并没有分析MQTT协议的种种细节，但是希望通过一个简单的例子把MQTT协议“使用起来”，通过使用过程来理解MQTT协议，在过程中关注细节收集疑问，再阅读MQTT协议具体内容，这样学习起来就不至于枯燥乏味（即使MQTT协议只有40多页，但是初次阅读我还是没能理解其内涵，只能怪自己智商太低，学术不精。）



4 参考资料
【1】Mosquitto简要教程（安装/使用/测试）
【2】解决编译过程中找不到ares.h的问题
【3】解决使用过程中找不到libmosquitto.so.1的问题

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MQTT - MQ Telemetry Transport

• 轻量级的 machine-to-machine 通信协议。
• publish/subscribe模式。
• 基于TCP/IP。
• 支持QoS。
• 适合于低带宽、不可靠连接、嵌入式设备、CPU内存资源紧张。
• 是一种比较不错的Android消息推送方案。
• FacebookMessenger采用了MQTT。
• MQTT有可能成为物联网的重要协议。
  

消息体




MessageType



CONNECT
TCP连接建立完毕后，Client向Server发出一个Request。
如果一段时间内接收不到Server的Response，则关闭socket，重新建立一个session连接。
如果一个ClientID已经与服务器连接，则持有同样ClientID的旧有连接必须由服务器关闭后，新建立才能建立。

CONNACK
Server发出Response响应。
0x00 Connection Accepted
0x01 Connection Refused: unacceptable protocol version
0x02 Connection Refused: identifier rejected
0x03 Connection Refused: server unavailable
0x04 Connection Refused: bad user name or password
0x05 Connection Refused: not authorized

PUBLISH 发布消息
Client/Servier均可以进行PUBLISH。
publish message 应该包含一个TopicName(Subject/Channel)，即订阅关键词。

关于Topic通配符
/：用来表示层次，比如a/b，a/b/c。
#：表示匹配>=0个层次，比如a/#就匹配a/，a/b，a/b/c。
单独的一个#表示匹配所有。
不允许 a#和a/#/c。
+：表示匹配一个层次，例如a/+匹配a/b，a/c，不匹配a/b/c。
单独的一个+是允许的，a+不允许，a/+/b不允许

PUBACK 发布消息后的确认
QoS=1时，Server向Client发布该确认（Client收到确认后删除），订阅者向Server发布确认。

PUBREC / PUBREL / PUBCOMP
QoS=2时
1. Server->Client发布PUBREC（已收到）；
2. Client->Server发布PUBREL（已释放）；
3. Server->Client发布PUBCOMP（已完成），Client删除msg；
订阅者也会向Server发布类似过程确认。

PINGREQ / PINGRES 心跳
Client有责任发送KeepAliveTime时长告诉给Server。在一个时长内，发送PINGREQ，Server发送PINGRES确认。
Server在1.5个时长内未收到PINGREQ，就断开连接。
Client在1个时长内未收到PINGRES，断开连接。
一般来说，时长设置为几个分钟。最大18hours，0表示一直未断开。


QoS



QoS=0：最多一次，有可能重复或丢失。

QoS=1：至少一次，有可能重复。
Client[Qos=1,DUP=0/*重复次数*/,MessageId=x] --->PUBLISH--> Server收到后，存储Message，发布，删除，向Client回发PUBACK
Client收到PUBACK后，删除Message；如果未收到PUBACK，设置DUP++，重新发送，Server端重新发布，所以有可能重复发送消息。

QoS=2：只有一次，确保消息只到达一次（用于比较严格的计费系统）。


Clean Session
如果为false(flag=0)，Client断开连接后，Server应该保存Client的订阅信息。
如果为true(flag=1)，表示Server应该立刻丢弃任何会话状态信息。



Refshttp://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-mqtt/mqtt-v3r1.html


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http://baike.baidu.com/link?url=dDQ_3ey8tTgxKq8bDT55aNTvU8D102xr9HE27JH0HU7l81TiYmFIxV_CQwP-kV6yhBaYp_peebv57cdTKYg-u_

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