MQTT 服务器介绍

MQTT 发布订阅模式简述

MQTT 是基于 发布(Publish)/订阅(Subscribe) 模式来进行通信及数据交换的,与 HTTP 的 请求(Request)/应答(Response) 的模式有本质的不同。

订阅者(Subscriber) 会向 消息服务器(Broker) 订阅一个 主题(Topic) 。成功订阅后,消息服务器会将该主题下的消息转发给所有的订阅者。

主题(Topic)以 ‘/’ 为分隔符区分不同的层级。包含通配符 ‘+’ 或 ‘#’ 的主题又称为 主题过滤器(Topic Filters),不含通配符的称为 主题名(Topic Names) 。例如:

sensor/1/temperature

sensor/1/#

sensor/+/temperature

MQTT Broker 简介

MQTT Broker 定义及其作用

MQTT Broker 也称为 MQTT 消息服务器,它可以是运行了 MQTT 消息服务器软件的一台服务器或一个服务器集群。MQTT Broker 负责接收来自客户端的网络连接,并处理客户端的订阅/取消订阅(Subscribe/Unsubscribe)、消息发布(Publish)请求,同时也会将客户端发布的消息转发给其他订阅者。

MQTT Broker 广泛应用于:电力、新能源、智慧城市、智能家居、智能抄表、车联网、金融与支付、运营商等行业。

mqttbroker.png

常见开源 MQTT Broker

  • EMQ X - EMQ X 基于 Erlang/OTP 平台开发,是开源社区中最流行的 MQTT 消息服务器。除了 MQTT 协议之外,EMQ X 还支持 MQTT-SN、CoAP、LwM2M、STOMP 等协议。目前,EMQ X 在全球市场已有 5000+ 企业用户,20+ 世界五百强合作伙伴。
  • Eclipse Mosquitto - Mosquitto 是开源时间较早的 MQTT Broker,它包含了一个C/C ++的客户端库,以及用于发布和订阅的 mosquitto_pubmosquitto_sub 命令行客户端。Mosquitto 比较轻量,适合在从低功耗单板计算机到完整服务器的所有设备上使用。
  • VerneMQ - VerneMQ 基于 Erlang/OTP 平台开发,是高性能的分布式 MQTT 消息代理。它可以在硬件上水平和垂直扩展,以支持大量并发客户端,同时保持较低的延迟和容错能力。
  • HiveMQ CE - HiveMQ CE 是基于 Java 的开源 MQTT 消息服务器,它完全支持 MQTT 3.x 和 MQTT 5,是 HiveMQ 企业版消息连接平台的基础。

MQTT Broker 实现的主要功能

协议接入

  • 完整的 MQTT V3.1/V3.1.1 及 V5.0 协议规范支持;
  • MQTT-SN 、CoAP、lwM2M 等物联网协议接入支持。

集群部署

多服务器节点集群,且支持节点的自动发现。相对于单服务器,集群能通过多台服务器之间的协作带来以下优势:

  • 高可用性。单台或少量的服务器故障并不会导致整个消息服务中断,其余的正常工作的节点可以继续提供服务;
  • 负载均衡。通过负载均衡机制,集群可以把负载平均的分布在各个节点;
  • 更高的整体性能。相比单机部署,多节点的集群能够成倍的提升整个系统的连接和消息处理能力;
  • 可扩展性。可以通过在集群中添加新节点的方式来完成扩容而无需停机。

接入安全

  • SSL、WSS 加密连接,及单/双向安全认证支持;
  • 客户端 ID、IP 地址、用户名密码、LDAP 及浏览器 Cookie 认证支持;
  • 基于客户端 ID、IP 地址、用户名的访问控制(ACL);
  • 消息速率、连接速率限制。

数据持久化

数据持久化的主要使用场景包括将客户端上下线状态,订阅主题信息,消息内容,消息抵达后发送消息回执等操作记录到 Redis、MySQL、PostgreSQL、MongoDB、Cassandra 等各种数据库中。

其他功能

  • HTTP 消息发布接口支持,使上层应用能更方便的通过 REST API 给设备发送消息;

  • MQTT Broker 桥接,支持不同 MQTT Broker 或不同集群之间的消息桥接。桥接可以很方便的将消息桥接到云服务、流式服务、或其他 MQTT 消息服务器。桥接可以完成一些单纯使用集群无法实现的功能:跨 VPC 部署、支持异构节点、提高单个应用的服务上限;

  • 支持共享订阅。共享订阅是一种机制,允许将订阅组的消息分发均匀地分发给订阅组成员。在共享订阅中,订阅同一主题的客户机依次接收此主题下的消息。同一消息不会发送给多个订阅客户端,从而实现多个订阅客户端之间的负载均衡;

  • 规则引擎支持,用于配置消息流与设备事件的处理、响应规则。规则描述了**数据从哪里来**、**如何筛选并处理数据**、**处理结果到哪里去**三个配置,即一条可用的规则包含三个要素:触发事件(满足某个条件时触发)、处理规则(从上下文信息中过滤和处理数据)、响应动作(如持久化到数据库、重新发布处理后的消息、转发消息到消息队列等)。

MQTT Broker 的使用

为了方便测试,我们使用 EMQ 提供的线上版 Broker,该 Broker 版本包含了 EMQ X Enterprise 的所有功能。

Broker 地址: broker.emqx.io

Broker 端口: 1883、8883(SSL)、8083(Websocket)、8084(WSS)

连接客户端我们使用 EMQ 提供的线上版 Websocket 工具:http://tools.emqx.io

MQTT Broker 的连接

使用浏览器打开地址 http://tools.emqx.io,点击左下角的 New Connection 按钮,并在右侧框里填写链接信息,填写好必填字段后点击 Connect 按钮创建链接并连接至 Broker。

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消息发布

连接成功后,点击右下角的 Write a message 弹出消息发布框,填写好 TopicPayload 后点击发送图标即可发布消息。

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主题订阅

  • 订阅普通主题

    在中间的 Subscriptions 模块里,订阅 hello 主题。此时给 hello 主题发送消息的话,消息列表里会收到该消息(左侧为接收到的消息)。

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  • 订阅通配符主题

    订阅通配符主题 testtopic/#,并给 testtopic/1 主题发送消息,此时消息列表里会接收到该消息。

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