MQTT 服務器介紹

MQTT 發布訂閱模式簡述

MQTT 是基於 發布（Publish）/訂閱（Subscribe） 模式來進行通信及數據交換的，與 HTTP 的 請求（Request）/應答（Response） 的模式有本質的不同。

訂閱者（Subscriber） 會向 消息服務器（Broker） 訂閱一個 主題（Topic） 。成功訂閱后，消息服務器會將該主題下的消息轉發給所有的訂閱者。

主題（Topic）以 ‘/’ 為分隔符區分不同的層級。包含通配符 ‘+’ 或 ‘#’ 的主題又稱為 主題過濾器（Topic Filters），不含通配符的稱為 主題名（Topic Names） 。例如:

sensor/1/temperature

sensor/1/#

sensor/+/temperature

MQTT Broker 簡介

MQTT Broker 定義及其作用

MQTT Broker 也稱為 MQTT 消息服務器，它可以是運行了 MQTT 消息服務器軟件的一台服務器或一個服務器集群。MQTT Broker 負責接收來自客戶端的網絡連接，並處理客戶端的訂閱/取消訂閱（Subscribe/Unsubscribe）、消息發布（Publish）請求，同時也會將客戶端發布的消息轉發給其他訂閱者。

MQTT Broker 廣泛應用於：電力、新能源、智慧城市、智能家居、智能抄表、車聯網、金融與支付、運營商等行業。

常見開源 MQTT Broker

• EMQ X - EMQ X 基於 Erlang/OTP 平台開發，是開源社區中最流行的 MQTT 消息服務器。除了 MQTT 協議之外，EMQ X 還支持 MQTT-SN、CoAP、LwM2M、STOMP 等協議。目前，EMQ X 在全球市場已有 5000+ 企業用戶，20+ 世界五百強合作伙伴。
• Eclipse Mosquitto - Mosquitto 是開源時間較早的 MQTT Broker，它包含了一個C/C ++的客戶端庫，以及用於發布和訂閱的 mosquitto_pub、mosquitto_sub 命令行客戶端。Mosquitto 比較輕量，適合在從低功耗單板計算機到完整服務器的所有設備上使用。
• VerneMQ - VerneMQ 基於 Erlang/OTP 平台開發，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擴展，以支持大量並發客戶端，同時保持較低的延遲和容錯能力。
• HiveMQ CE - HiveMQ CE 是基於 Java 的開源 MQTT 消息服務器，它完全支持 MQTT 3.x 和 MQTT 5，是 HiveMQ 企業版消息連接平台的基礎。

MQTT Broker 實現的主要功能

協議接入

• 完整的 MQTT V3.1/V3.1.1 及 V5.0 協議規范支持；
• MQTT-SN 、CoAP、lwM2M 等物聯網協議接入支持。

集群部署

多服務器節點集群，且支持節點的自動發現。相對於單服務器，集群能通過多台服務器之間的協作帶來以下優勢：

• 高可用性。單台或少量的服務器故障並不會導致整個消息服務中斷，其余的正常工作的節點可以繼續提供服務；
• 負載均衡。通過負載均衡機制，集群可以把負載平均的分布在各個節點；
• 更高的整體性能。相比單機部署，多節點的集群能夠成倍的提升整個系統的連接和消息處理能力；
• 可擴展性。可以通過在集群中添加新節點的方式來完成擴容而無需停機。

接入安全

• SSL、WSS 加密連接，及單/雙向安全認證支持；
• 客戶端 ID、IP 地址、用戶名密碼、LDAP 及瀏覽器 Cookie 認證支持；
• 基於客戶端 ID、IP 地址、用戶名的訪問控制（ACL）；
• 消息速率、連接速率限制。

數據持久化

數據持久化的主要使用場景包括將客戶端上下線狀態，訂閱主題信息，消息內容，消息抵達后發送消息回執等操作記錄到 Redis、MySQL、PostgreSQL、MongoDB、Cassandra 等各種數據庫中。

其他功能

• HTTP 消息發布接口支持，使上層應用能更方便的通過 REST API 給設備發送消息；

• MQTT Broker 橋接，支持不同 MQTT Broker 或不同集群之間的消息橋接。橋接可以很方便的將消息橋接到雲服務、流式服務、或其他 MQTT 消息服務器。橋接可以完成一些單純使用集群無法實現的功能：跨 VPC 部署、支持異構節點、提高單個應用的服務上限；

• 支持共享訂閱。共享訂閱是一種機制，允許將訂閱組的消息分發均勻地分發給訂閱組成員。在共享訂閱中，訂閱同一主題的客戶機依次接收此主題下的消息。同一消息不會發送給多個訂閱客戶端，從而實現多個訂閱客戶端之間的負載均衡；

• 規則引擎支持，用於配置消息流與設備事件的處理、響應規則。規則描述了數據從哪里來、如何篩選並處理數據、處理結果到哪里去三個配置，即一條可用的規則包含三個要素：觸發事件（滿足某個條件時觸發）、處理規則（從上下文信息中過濾和處理數據）、響應動作（如持久化到數據庫、重新發布處理后的消息、轉發消息到消息隊列等）。

MQTT Broker 的使用

為了方便測試，我們使用 EMQ 提供的線上版 Broker，該 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）

連接客戶端我們使用 EMQ 提供的線上版 Websocket 工具：http://tools.emqx.io。

MQTT Broker 的連接

使用瀏覽器打開地址 http://tools.emqx.io，點擊左下角的 New Connection 按鈕，並在右側框里填寫鏈接信息，填寫好必填字段后點擊 Connect 按鈕創建鏈接並連接至 Broker。

消息發布

連接成功后，點擊右下角的 Write a message 彈出消息發布框，填寫好 Topic 及 Payload 后點擊發送圖標即可發布消息。

主題訂閱

• 訂閱普通主題

  在中間的 Subscriptions 模塊里，訂閱 hello 主題。此時給 hello 主題發送消息的話，消息列表里會收到該消息（左側為接收到的消息）。

• 訂閱通配符主題

  訂閱通配符主題 testtopic/#，並給 testtopic/1 主題發送消息，此時消息列表里會接收到該消息。