一款轻量级的通信协议---MQTT (内含Linux环境搭建)

简介: **MQTT协议摘要**MQTT是一种轻量级的发布/订阅型网络协议,适用于低带宽、高延迟或不可靠的网络环境,尤其适合物联网(IoT)设备。其主要特点包括:1. **发布/订阅模型**:设备通过主题进行通信,发布者无需知道订阅者,订阅者也不需知道消息来源。2. **轻量级**:协议头部小,减少网络负载,适合资源受限的设备。3. **断线重连**:支持客户端在失去连接后重新连接,保持通信。4. **服务质量级别(QoS)**:提供0(最多一次)、1(至少一次)和2(恰好一次)三种级别,保证消息传递的可靠性。

MQTT

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是一种轻量级的发布/订阅(publish-subscribe)网络协议,它为低带宽和高延迟或不可靠的网络设计,非常适合物联网(IoT)设备之间的通信。MQTT协议基于TCP/IP协议栈,但在设计上特别注重低功耗和带宽优化,使其成为资源受限设备的理想选择。

MQTT的关键特点:

  1. 发布/订阅模型:MQTT使用主题(topic)的概念,允许设备订阅感兴趣的主题,并接收所有针对这些主题发布的消息。发送方(发布者)不需要知道谁是消息的接收者,接收方(订阅者)也不需要知道消息来自哪个发送方。
  2. 轻量级:MQTT协议的头部非常小,这使得它在网络条件不佳的环境下也能高效运行。此外,MQTT客户端可以最小化内存占用和网络流量。
  3. 断线重连:MQTT客户端可以在断线后自动尝试重新连接到服务器,确保即使在网络不稳定的情况下也能保持通信。
  4. 服务质量级别:MQTT提供了三个服务质量(QoS)级别,允许用户根据消息的重要性和网络条件选择合适的传输策略:
  • QoS 0:最多一次交付,消息可能丢失。
  • QoS 1:至少一次交付,确保消息至少被接收一次,但可能多次。
  • QoS 2:恰好一次交付,确保消息只被精确地接收一次。
  1. 保留消息:MQTT支持保留消息功能,即使在订阅者离线时,服务器也会保存最后一条消息,以便订阅者上线后立即收到。
  2. 小体积:MQTT协议的设计考虑到了资源受限的设备,其编码简单,减少了设备上的处理负载。

应用场景

1. 物联网(IoT)设备管理

MQTT广泛应用于家庭自动化、工业自动化、农业监控、智慧城市等领域。例如,智能灯泡、温湿度传感器、安防摄像头等设备可以通过MQTT协议与云平台或控制中心进行通信,实现远程监控和控制。

2. 实时数据流处理

MQTT可用于实时数据流的采集和传输,如实时股票市场数据、交通流量监控、健康监测设备的数据传输等,这些场景要求数据的实时性和准确性。

3. 移动应用与云同步

移动应用程序经常使用MQTT与后端服务器进行通信,尤其是在需要实时更新和通知的场景下,如聊天应用、实时位置共享、在线游戏等。

4. 车联网(V2X)通信

在车联网领域,车辆与车辆、车辆与基础设施之间的通信可以通过MQTT实现,用于实时交通状况更新、紧急情况广播、自动驾驶汽车的信息交换等。

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Linux环境搭建:

1. 安装mosquitto

这里推荐大家去用apt下载,如果没有网络的话在去源码编译下载,源码编译会遇到许多坑,例如老版本的一些mosquitto源码包可能需要老版本的openssl。

apt install mosquitto

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安装客户端

sudo apt install mosquitto-clients

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运行 mosquitto

mosquitto -v

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此时就是运行成功的状态了。

2. Linux下客户端进行通信

 首先我们先订阅一个主题,别人往这个订阅的主题发消息我们就可以收到,现在订阅的是 bbxwg

mosquitto_sub -v -t bbxwg

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 我们现在往这个被订阅的主题发消息。

mosquitto_pub -t bbxwg-m woshidashuaige

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3. PC端和Linux下进行通信

我们日常开发中大部分应该都会涉及到Linux和Windows之间的通信,MQTT也不例外。在PC端中有一个专门为MQTT制作的软件。

安装MQTT. fx

因为最新版本的软件需要Licence,所以这里为大家找到了一些免费的版本,链接如下。
百度网盘:
只有1.7的版本,无需许可证(推荐)
Windows版(64位) https://pan.baidu.com/s/13v0ROf1dOzu2tXqmw3iBMg 提取码:r9f7
Windows版(32位) https://pan.baidu.com/s/1kqbh3_43SYR7of0PZw9SGA 提取码:kf9t
苹果电脑mac os https://pan.baidu.com/s/1nfE6_sSbyq5USNphlpKqwA 提取码:pa6v

转载于:不会嵌入式的摆烂王

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4. MQTT.fx的使用

1. 点击连接

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2. 连接成功

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3. 订阅主题或者给别的主题发送消息

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到这里基本上就完成了MQTT基本上的一些通信。当然这只是MQTT比较简单的一种用法,它还可以被当成一种库在我编程中去使用,在次我就不多赘述了。

遇到的问题:

当我apt install下载了软件后,发现软件在运行的时候自动占用1883这个端口,导致我在开启的时候会提示端口已被占用

这时候需要我们去改一下他的一些配置文件。

vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf

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加上下面 这两个配置,应该是将本身的端口号改一下,网上解释说是配置成无用户密码校验和无TLS连接。

listener 1883
allow_anonymous true

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当然在编译中可能也会遇到很多的问题,首先应该是各种插件不存在,这个很好解决,我们可以去百度一下直接下载对应的插件就好,但是有的时候也会遇到openssl版本不对,需要老版本,这就就比较麻烦一些 。下面是我源码编译安装遇到的一些问题,希望可以帮助到大家。

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总结:

MQTT这款轻量级的通信协议我认非常适合那些性能低下的设备而准备的,也就是我们嵌入式中的一些硬件,这两者的契合度是非常大的。以上是本人的一些浅显的了解,如有错误还请指正。

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