MQTT 初体验——mosquitto 的安装与使用

MQTT是什么？

　　MQTT（MQ Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是近年来出现的一种新型协议，物联网领域也许会将其作为标准协议。MQTT 原本是 IBM 公司开发的协议，现在已经开源了，被更多人共同开发着。
　　MQTT 是一种能实现一对多通信（通常被称为发布/订阅型）的协议。如下图所示，它由三部分组成，分别是代理服务或中介（broker）、发布者（publisher）和订阅者（subscriber）。

　　简单来说，中介扮演的是 MQTT 通信服务器的角色，而发布者和订阅者则扮演客户端的角色。发布者是负责发送消息的客户端，而订阅者是负责接收消息的客户端。MQTT 交换的消息都附带着主题（topic）地址，各个客户端把这个“主题”视为收信地址，对其执行传输消息的操作。所以，大家不妨将中介想象成接收邮件的邮箱。
　　好了，本文的目的是体验 MQTT，关于 MQTT 的更多细节将在后面的文章的介绍。

mosquitto是什么？

　　mosquitto 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。并在 OggCamp 的演讲上，对MQTT协议进行详细阐述。

安装 mosquitto

　　我这里的实验环境是32位的 Ubuntu 12.04 系统，安装的 mosquitto 版本是 1.4.5。
　　编译过程中可能会提示找不到 openssl/ssl.h、ares.h、uuid/uuid.h等目录或文件，所以需要执行以下命令安装依赖：

sudo apt-get install libssl-dev libc-ares-dev uuid-dev

　　不同平台和版本可能会有不同依赖，大家根据提示进行安装即可。下面进行 mosquitto 的安装：

（1）下载源代码包

$ wget http://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.4.5.tar.gz

（2）解压

$ tar zxvf mosquitto-1.4.5.tar.gz

（3）进入目录

$ cd mosquitto-1.4.5

（4）编译

$ make

　　编译完之后我们可以在 lib/ 目录下找到 libmosquitto.so.1，在 src/ 目录下找到 mosquitto 和 mosquitto_passwd，在 client/ 目录下找到 mosquitto_pub 和 mosquitto_sub。

（5）安装

$ sudo make install

　　到这里，mosquitto 就已经安装好了，libmosquitto.so.1 库被安装在 /usr/local/lib/ 目录下。但是在运行时可能会提示“error while loading shared libraries: libmosquitto.so.1”，解决的办法是将这个动态链接库的路径添加到环境变量 LD_LIBRARY_PATH 中，或者创建软链接：

$ sudo ln -s /usr/local/lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib/libmosquitto.so.1

　　上面采用的是源码安装方法，实际上还有更简单的方法 (^_^)，比如：

$ sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients

体验 mosquitto

　　此次初体验测试在一台 PC 上即可完成，包括一个中介（broker）、一个发布者（publisher）和多个订阅者（subscriber）。测试步骤如下：

（1）启动代理服务（中介）mosquitto。

$ mosquitto -v

　　参数 -v 是为了打印更多的调试信息。

（2）另打开一个或多个 terminal，使用 mosquitto_sub 启动一个或多个订阅者订阅“sensor”主题的消息。

$ mosquitto_sub -v -t sensor

　　参数 -v 是为了打印更多的调试信息，参数 -t 用于指定主题。

（3）另打开一个 terminal，使用 mosquitto_pub 启动一个发布者发布“sensor”主题的消息。

$ mosquitto_pub -t sensor -m 25

　　参数 -t 用于指定主题，参数 -m 用于指定消息内容。

（4）上一步骤完成了发布者连接中介并发送消息的操作，我们可以看到订阅者中同时显示 sensor 25 的内容，即 MQTT 中介已经向订阅了“sensor”主题的订阅者成功传送消息。

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　　在启动中介的时候我们加了 -v 参数，那么我们来看看打印出来的调试信息：

rudy@ubuntu12:~$ mosquitto -v/* ****** 启动中介 ****** */1501313682: mosquitto version 1.4.5 (build date 2017-07-29 11:54:27+0800) starting1501313682: Using default config.1501313682: Opening ipv4 listen socket on port 1883.1501313682: Opening ipv6 listen socket on port 1883./* ****** 第1个订阅者 ****** */1501313744: New connection from 127.0.0.1 on port 1883.1501313744: New client connected from 127.0.0.1 as mosqsub/14095-ubuntu12 (c1, k60).1501313744: Sending CONNACK to mosqsub/14095-ubuntu12 (0, 0)1501313744: Received SUBSCRIBE from mosqsub/14095-ubuntu121501313744:     sensor (QoS 0)1501313744: mosqsub/14095-ubuntu12 0 sensor1501313744: Sending SUBACK to mosqsub/14095-ubuntu12/* ****** 第2个订阅者 ****** */1501313751: New connection from 127.0.0.1 on port 1883.1501313751: New client connected from 127.0.0.1 as mosqsub/14096-ubuntu12 (c1, k60).1501313751: Sending CONNACK to mosqsub/14096-ubuntu12 (0, 0)1501313751: Received SUBSCRIBE from mosqsub/14096-ubuntu121501313751:     sensor (QoS 0)1501313751: mosqsub/14096-ubuntu12 0 sensor1501313751: Sending SUBACK to mosqsub/14096-ubuntu12/* ****** 发布者连接并发布消息 ****** */1501313766: New connection from 127.0.0.1 on port 1883.1501313766: New client connected from 127.0.0.1 as mosqpub/14097-ubuntu12 (c1, k60).1501313766: Sending CONNACK to mosqpub/14097-ubuntu12 (0, 0)1501313766: Received PUBLISH from mosqpub/14097-ubuntu12 (d0, q0, r0, m0, 'sensor', ... (2 bytes))1501313766: Sending PUBLISH to mosqsub/14095-ubuntu12 (d0, q0, r0, m0, 'sensor', ... (2 bytes))1501313766: Sending PUBLISH to mosqsub/14096-ubuntu12 (d0, q0, r0, m0, 'sensor', ... (2 bytes))1501313766: Received DISCONNECT from mosqpub/14097-ubuntu121501313766: Client mosqpub/14097-ubuntu12 disconnected./* ****** 定时心跳 ****** */1501313804: Received PINGREQ from mosqsub/14095-ubuntu121501313804: Sending PINGRESP to mosqsub/14095-ubuntu121501313811: Received PINGREQ from mosqsub/14096-ubuntu121501313811: Sending PINGRESP to mosqsub/14096-ubuntu12/* ****** ...... ****** */

　　通过上述的测试以及这些调试信息，相信大家已经对 MQTT 协议的工作流程有一个整体的认识，这也是本文的目的。
　　关于 mosquitto、mosquitto_pub 及 mosquitto_sub 的更多用法，可以通过参数 –help 来了解。