统信UOS系统开发笔记(八):在统信UOS上编译搭建mqtt基础环境(版本使用QMQTT::Clinet)

简介: 统信uos使用到mqtt开发,需要重新编译mqtt,本篇描述统信uos20上的mqtt源码编译和环境搭建。这里mqtt版本是使用QMQTT::CLIENT来操作的,这里笔者已知Qt的版本分为两个:一个是QMQTT::QMQTTCLIENT,一个是QTMQTT:CLIENT,对应不同的类和方式,请根据需求选择)

前言

  统信uos使用到mqtt开发,需要重新编译mqtt,本篇描述统信uos20上的mqtt源码编译和环境搭建。


注意

  这里下载的mqtt版本与其他几篇文章的不同,这里是使用QMQTT::CLIENT来操作的,这里笔者已知Qt的版本分为两个:一个是QMQTT::QMQTTCLIENT,一个是QTMQTT:CLIENT,对应不同的类和方式,请根据需求选择)

  

  


相关博客

  《Mqtt开发笔记:Mqtt服务器搭建》

  《Qt开发技术:mqtt介绍、QtMqtt编译和开发环境搭建]》

  《Mqtt开发笔记:windows下C++ ActiveMQ客户端介绍、编译和使用》


MQTT协议

简介

  MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,该协议构建于TCP/IP协议上,由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于,可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

设计原则

  • 精简,不添加可有可无的功能;
  • 发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递;
  • 允许用户动态创建主题,零运维成本;
  • 把传输量降到最低以提高传输效率;
  • 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内;
  • 支持连续的会话控制;
  • 理解客户端计算能力可能很低;
  • 提供服务质量管理;
  • 假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。

特点

1) 使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合

  这一点很类似于XMPP,但是MQTT的信息冗余远小于XMPP,,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。

2) 对负载内容屏蔽的消息传输

3) 使用TCP/IP提供网络连接

  主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的,但是同样有基于UDP的版本,叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式,优缺点自然也就各有不同了。

4) 有三种消息发布服务质量

  • “至多一次”,消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送,倘若你的智能设备在消息推送时未联网,推送过去没收到,再次联网也就收不到了。
  • “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
  • “只有一次”,确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别。在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送,确保用户收到且只会收到一次。

5) 小型传输,开销小

  (固定长度的头部是2字节),协议交换最小化,以降低网络流量。非常适合"在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集",嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱,使用这种协议来传递消息再适合不过了。

6) 客户端异常中断的机制。

  • Last Will:即遗言机制,用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。
  • Testament:遗嘱机制,功能类似于Last Will。

发布/订阅者模式

  MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的,这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下,包括受限的环境中,如:机器与机器(M2M)通信和物联网(IoT)。其在,通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

  

  从图上MQTT有三种角色的存在:

  • Broker代理:很多人理解为中间件,当然可以这样子认为。他就是一个中间件。用于处理信息并发送到相应的订阅者。
  • 发布者:用于发布信息到代理上面。注意:发布者也可以是订阅者。
  • 订阅者:就是用于接受信息的客户端。

MQTT服务器

  MQTT服务器以称为"消息代理"(Broker),可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间,它可以:

  • 接受来自客户的网络连接;
  • 接受客户发布的应用信息;
  • 处理来自客户端的订阅和退订请求;
  • 向订阅的客户转发应用程序消息。

MQTT协议中的方法

  MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作),来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据,这取决于服务器的实现。通常来说,资源指服务器上的文件或输出。主要方法有:

  • Connect:等待与服务器建立连接
  • Disconnect:等待MQTT客户端完成所作的工作,并于服务器断开TCP/IP会话
  • Subscribe:等待完成订阅
  • UnSubscribe:等待服务器取消客户端的一个活多个和topics订阅
  • Publish:MQTT客户端发送消息请求,发送完成后返回应用程序线程


统信UOS系统版本

  系统版本:

  


Qt编译Mqtt(uos系统)

  Qt在5,10版本开始支持mqtt,但是也没有集成到安装包里面,需要自己下载编译。(也使用Qt5.9.3可以运行mqtt)

  Qt提供的qtmqtt库不支持queue方式(点对点),只支持订阅/发布者模式。

步骤一:下载mqtt,copy解压至目标系统(本步骤废了)

  下载地址:https://codereview.qt-project.org/admin/repos/qt%2Fqtmqtt,general

  指令:

git clone "https://codereview.qt-project.org/qt/qtmqtt"

  

  (PS:当前时间为2023年6月16日,此时下下来的qtmqtt已经更新为使用CMakeList去配置编译的版本了,博主同类其他博客的qtmqtt版本是.pro版本的)

  

  这里查看“入坑一”,我们是qt5版本,所以git下载的无用,现在切换到qt的源码下载,去下载对应版本的mqtt模块。

步骤二:qt源码去下载mqtt模块源码,解压至目标系统

  这里因为要下载对应版本的qtmqtt,还得挑版本了。

  不好下,github找了个版本:https://github.com/emqx/qmqtt

  

  这个既支持pro也支持cmake,下下来,放过去解压:

  

步骤三:使用QtQCreator打开pro工程编译

  

  调整为release,这个错误跟我们之前其他版本博客在此处编译得结果错误是一致得,所以下载新的试错了,证明是一样的。

  

  清空后,单独构建mqtt库,也是一样:

  

  经研究,发现问题是没有创建文件 Qt5Mqtt。当在…/qtmqtt/src/mqtt/.pch路径上手动创建Qt5Mqtt文件时,则解决了。

  

  然后,轻而易举的就成功了:

  

  然后把debug也编译了,进行模块化。


部署mqtt模块到qt

  此处有三种方式,第一种是直接将源码代入工程,第二种是以模块的形式直接将其部署到qt的安装目录中去,第三种是直接添加库和头文件使用,我们使用将第一种方式,将其添加到Qt安装库的安装目录中去,至于第二种方式可以查看《Qt开发技术:mqtt介绍、QtMqtt编译和开发环境搭建》。

  前面可以编译成库,那么代码就是可以直接融入源码的:

步骤一:新建mqttClientDemo工程

  

步骤二:提取源码中的mqtt模块融入

  提取qtmqtt源码中的一个,将其当作一个普通的代码模块加入新工程的modules,引入其qmqtt.pri文件:

  

步骤三:编译报错,添加网络模块

  编译报错找不到QHostAddress,缺失网络模块模块,添加网络模块

QT += network

  在提取的源码的.pri中添加:

  

  然后编译。

步骤四:编译报错,函数定义找不到

  

  查看“入坑二”,因为之前是库,使用了PRIVATE_HEADERS,现在是源码融入,都换成HEADERS,如下图:

  

  让头文件出来:

  

  继续编译。

步骤五:编译通过

  

  源码融入编译通过,这样后续加入mqtt模块换系统或者版本就不需要去重新编译了,比较适合笔者。

步骤六:优化下部署模块

  新建mqttClientManager管理模块(先用一个空管理类来占位),用该模块来包含mqtt源码。

  


模块化部署

  


工程模板

  


入坑

入坑一:下载最新的版本不支持qt5,支持qt6

问题

  Git下来的最新的版本不支持qt5,支持qt6

  

原因

  Q6改为cmake编译了,qt5为qmake,笔者是qt5

解决

  这个版本mqtt放弃,寻找最后一个支持qt5的mqtt版本。

入坑二:找不到mqtt头文件

问题

  源码都包含了还是找不到

原因

  要将私有头文件宏改为头文件宏

解决

  

入坑三:老版本尝试融入qt5.12.8编译无法通过

问题和原因

  

解决

  无需解决,指示出问题,请下载对应的版本

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