1 MQTT & mosquitto及相关代理库和客户端库

1.1 MQTT

MQTT是流行的数据通信或消息传递协议之一，它正广泛用于端对端（M2M）通信，或者在“物联网(LoT)”的计算机网络趋势。
MQTT（Message Queue Transport Telemetry,消息队列传输遥测）是一种具有发布 - 订阅模式的消息传递协议，该协议具有“轻量级”特性，这对于物联网架构非常重要，因为它主要涉及低功耗设备，
例如传感器节点，微控制器等。
MQTT协议的许多用途之一是从嵌入式设备发送传感器数据。
有时我们希望将这些数据发送到我们的智能手机，这可以帮助我们远程监控一些重要的事情。

1.2 mosquitto

Eclipse Mosquitto是一个开源（EPL/ EDL许可）消息代理库，它实现了MQTT协议版本3.1和3.1.1，像mosquitto这样的消息代理库是有很多的，如ActiveMQ Apollo、HiveMQ、Mosca、Mosquitto、RabbitMQ、EMQ，但是这个库确实MQTT协议制定作者开发的，而且开源。
Mosquitto是一个轻量级的库，适用于从低功耗单板计算机到完整服务器的所有设备。
Mosquitto项目还提供了用于实现MQTT客户端的C库，以及非常流行的mosquitto_pub和mosquitto_sub命令行MQTT客户端。

MQTT目前最新协议版本为3.1.1（截至到2018年12月3日），MQTT5正在开发计划中，接口相对原来版本可能有所改变，计划在mosquitto2.0发布，从mosquitto1.6开始接口会开始改变。所以在协议兼容方面，想严格兼容3.1.1版本可以选择mosquitto1.5版本。

1.3 Phho Android Service

Paho Android Service是一个用Java编写的MQTT客户端库，用于在Android上开发应用程序。

特点：

支持MQTT3.1/3.1.1
自动重连机制
离线缓冲机制
支持Websocket协议方式
支持标准的TCP方式
支持安全传输层协议SSL/TLS
支持临终遗嘱(LWT)
消息持久性

2 MQTT服务器搭建

这一章主要详解Linux下的MQTT服务器的安装和配置，采用mosquitto代理库。

2.1 Windows

编译好的二进制文件下载链接： mosquitto-1.5.4-install-windows-x64.exe

安装后可以参考readme-windows.txt。

2.2 Mac

在Mac系统中，可以通过os x 缺少的套件管理工具Homebrew来安装。先安装好Homebrew，然后就可以直接用Homebrew来安装mosquitto。

# Mac安装mosquitto命令brew install mosquitto

2.3 Linux(Ubuntu18.04)

2.3.1 通过安装包管理工具安装

sudo apt-add-repository ppa:mosquitto-dev/mosquitto-ppasudo apt-get update

2.3.2 通过源码安装

首先确保依赖的openssl和websocket已经安装好。

# openssl 安装$ sudo apt-get install openssl $ sudo apt-get install libssl-dev# libwebsockets 安装$ wget https://github.com/warmcat/libwebsockets/archive/v3.1.0.tar.gz$ tar -zxvf libwebsockets-3.1.0.tar.gz$ cd libwebsockets-3.1.0$ mkdir build$ cd build$ cmake ..$ make$ sudo make install# mosquitto编译安装# 配置好libwebsockets的头文件和库文件路径到环境变量中# ~/.bashrc# /usr/local/include# /usr/local/lib/$ wget https://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.5.4.tar.gz$ tar -zxvf mosquitto-1.5.4.tar.gz$ cd mosquitto$ mkdir build$ cd build$ cmake ..$ make $ sudo make install# 生成可执行文件/$your_target_dir/mosquitto/sbin/mosquitto/$your_target_dir/mosquitto/bin/mosquitto_pub/$your_target_dir/mosquitto/bin/mosquitto_sub/$your_target_dir/mosquitto/bin/mosquitto_passwd

3 Mosquitto的简单使用

3.1 mosquitto命令及配置简介

首先简单的介绍Mosquitto的用法，通过mosquitto自带的-h帮助选项：

$ mosquitto -hmosquitto version 1.5.4mosquitto is an MQTT v3.1.1 broker.Usage: mosquitto [-c config_file] [-d] [-h] [-p port] # 指定配置文件 -c : specify the broker config file. # 是否启动在后台运行 -d : put the broker into the background after starting. -h : display this help. # 指定监听端口，默认端口为1883，不建议与-c选项一起使用 -p : start the broker listening on the specified port.      Not recommended in conjunction with the -c option. # 打开调试模式，使能所有的log级别打印 -v : verbose mode - enable all logging types. This overrides      any logging options given in the config file.See http://mosquitto.org/ for more information.

mosquitto的配置文件在/etc/mosquitto/mosquitto.conf中，主要内容为：
https://mosquitto.org/man/mosquitto-conf-5.html

通用设置为：

# 设置客户端是否需要通过用户名和密码来连接allow_anonymous [ true | false ]# 将内存中数据保存到磁盘中的等待时间，如果设置为0，则等到mosquitto退出或者收到SIGUSR1信号才会保存到磁盘。默认设置为1800秒autosave_interval seconds# 如果为true，mosquitto将计算订阅更改的数量，保留的消息和排队的消息，如果总数超过autosave_interval，则内存数据库将保存到磁盘。如果为false，mosquitto会将autosave_interval视为以秒为单位的时间将内存数据保存到磁盘autosave_on_changes  [ true | false ]# 客户端id的前缀限制，只有id前缀为该值才能连接clientid_prefixes dms-# 如果设置为true，则日志将包括客户端连接和断开连接时的条目。如果设置为false，则不会显示这些条目。connection_messages [ true | false ]# 设置额外的配置文件目录include_dir dir# 设置将日志消息发送到特定目标（stdout/stderr/syslog/topic）log_dest destinations# 设置是否将时间戳加入到每条日志记录中，默认为truelog_timestamp [ true | false ]# 设置消息保存到日志的类型(debug, error, warning, notice, information, subscribe, unsubscribe, websockets, none, all) 默认值为error, warning, notice and information。log_type types# 消息大小限制，默认接收符合MQTT的消息类型，最大载荷为255Mbmessage_size_limit limit# QoS 1 or 2消息类型保存到队列中最大数目，设置为0，没有最大限制，不推荐，默认值为100max_queued_messages

监听基本设置为：

# 设置绑定IP，如只监听本地或者指定ip上的连接# bind_address localhostbind_address address# 当侦听器使用websockets协议时，也可以提供http数据。将http_dir设置为包含您要提供的文件的目录。如果未指定此选项，则无法进行正常的http连接。http_dir directory# 侦听指定端口上的传入网络连接。第二个可选参数允许将侦听器绑定到特定的ip地址/主机名。如果使用此变量并且既未使用全局bind_address也未使用端口选项，则不会启动默认侦听器。绑定地址/主机选项允许通过传递IP地址或主机名将此侦听器绑定到特定IP地址。对于websockets侦听器，只能在此处传递IP地址。listener port [bind address/host]# 设置当前监听器总的客户端连接数，设置为-1无限制，但是会收到系统的其他限制max_connections count# 指定监听端口，默认值为1883port port number# 设置监听器接收的协议，可以是mqtt、websockets，websockets默认在编译的时候就关闭了。protocol value...

基于SSL/TSL认证设置：

cafile file pathcapath directory pathcertfile file pathciphers cipher:listcrlfile file pathkeyfile file pathrequire_certificate [ true | false ]tls_version versionuse_identity_as_username [ true | false ]use_subject_as_username [ true | false ]...

桥接配置：

address address[:port] [address[:port]], addresses address[:port] [address[:port]]bridge_attempt_unsubscribe [ true | false ]bridge_protocol_version versioncleansession [ true | false ]connection namekeepalive_interval secondsidle_timeout secondslocal_clientid idlocal_password passwordlocal_username usernamenotifications [ true | false ]notifications_local_only [ true | false ]notification_topic topicremote_clientid idremote_password value......

SSL/TSL支持：

bridge_cafile file pathbridge_capath file pathbridge_certfile file path

3.2 mosquitto-passwd命令

该命令管理mosquitto的密码文件。用法：

mosquitto_passwd [ -c | -D ] passwordfile usernamemosquitto_passwd -b passwordfile username passwordmosquitto_passwd -U passwordfile-b    以批处理模式运行。这允许在命令行提供密码，这可以很方便，但应小心使用，因为密码将在命令行和命令历史记录中可见-c    创建一个新的密码文件，如果文件已经存在，则会覆盖。输入命令后,控制台会提示输入新建用户的密码，连续输入两次密码后，则密码文件创建完成-D    从密码文件中删除指定的用户-U      此选项可用于使用哈希密码将带有纯文本密码的密码文件升级/转换为一个密码文件

示例：

# 添加一个用户Ethanmosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd Ethan# 删除一个指定用户Ethanmosquitto_passwd -D /etc/mosquitto/passwd Ethan

注意用户名一定不要包含:（冒号）！；

让用户名和密码生效，需要修改配置文件allow_anonymous和password_file选项。

    # 指定密码文件    password_file /etc/mosquitto/passwd    # 禁止匿名登陆    allow_anonymous false

3.3 mosquitto_sub和mosquitto_pub使用

step1: 启动mosquitto:

# 后台运行mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf -d# 前台运行$ mosquitto -c ./etc/mosquitto/mosquitto.conf1543906982: mosquitto version 1.5.4 starting1543906982: Config loaded from ./etc/mosquitto/mosquitto.conf.1543906982: Opening ipv4 listen socket on port 1883.1543906982: Opening ipv6 listen socket on port 1883.

step2: 订阅主题/dms/test

# ts 在接收到订阅主题消息时加上时间$ mosquitto_sub -v -t /dms/test | ts

step3: 发布主题消息

# -t 指定主题名字，-m指定消息内容$ mosquitto_pub -t /dms/test -m "Hello DMS"# -h 指定代理主机IP -u指定连接代理用户名，-P指定连接代理密码# 指定参数时可用双引号也可不用$ mosquitto_pub -h 10.5.12.232 -t "/dms/test" -m "Hello world" -u "Ethan" -P "pd111111"

step4: 订阅主题收到消息

$ mosquitto_sub -v -t /dms/test | tsDec 04 16:23:58 /dms/test Hello DMS

关于主题的命名和主题过滤这里就不展开了，详见引用链接。

4 Paho Android Service & Mosquitto

Paho Android Service配合Mosquitto就可以实现android客户端及MQTT消息代理服务器了。

5 引用

免费的MQTT私有云代理cloudmqtt
MQTT 主题与主题过滤
Python版客户端小教程
Mosquitto Linux下安装、使用和测试
mqtt简介
mqtt协议代理服务器实现列表
mqtt协议客户端实现列表
树莓派安裝 Mosquitto轻量级MQTT Broker 教程
Mosquitto SSL Configuration -MQTT TLS Security
Introduction to Security and TLS
Enable Secure Communication with TLS and the Mosquitto Broker

基于Paho Android(安卓)Service 实现MQTT协议通信Android客户端

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