概述
随着物联网技术的快速发展,MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)消息队列遥测传输协议,作为一种轻量级的通讯协议,被广泛应用于物联网设备之间的通讯。
MQTT 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。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。
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本次教程中,将探讨如何基于EMQX平台自建MQTT服务器,并实现设备之间的高效通讯。无论是在工业控制、智能家居还是智能城市等领域,搭建自己的MQTT服务器都能为我们带来更大的灵活性和可扩展性。让我们一起深入了解这个过程,为物联网应用打下坚实的基础。
MQTT通信的架构
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上面架构图来自EMQX官网,其中中间绿色部分即我们要搭建的MQTT Broker,MQTT服务器搭建完成后,我们可以通过各种编程语言类库对服务器发起连接请求,以及主题发布和订阅。而编程语言类库中我们就可以使用workerman的mqtt扩展库与服务器进行通信。
MQTT概念
- Publisher(发布者):消息的发出者,负责发送消息。
- Subscriber(订阅者):消息的订阅者,负责接收并处理消息。
- Broker(代理):消息代理,位于消息发布者和订阅者之间,各类支持MQTT协议的消息中间件都可以充当。
- Topic(主题):可以理解为消息队列中的路由,订阅者订阅了主题之后,就可以收到发送到该主题的消息。
- Payload(负载);可以理解为发送消息的内容。
- QoS(消息质量):全称 Quality of Service,即消息的发送质量,主要有QoS 0、QoS 1、QoS 2三个等级,下面分别介绍下:
QoS 0(Almost Once):至多一次,只发送一次,会发生消息丢失或重复;
QoS 1(Atleast Once):至少一次,确保消息到达,但消息重复可能会发生;
QoS 2(Exactly Once):只有一次,确保消息只到达一次。
EMQX
EMQX平台作为一款开源的MQTT消息服务器,提供了稳定可靠的消息传输服务。本次教程中,我们将探讨如何基于EMQX平台自建MQTT服务器,并实现设备之间的高效通讯。无论是在工业控制、智能家居还是智能城市等领域,搭建自己的MQTT服务器都能为我们带来更大的灵活性和可扩展性。
EMQX 官网:https://www.emqx.io
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安装 MQTTX 服务端
本次教程中,我们将使用 Docker 部署,使用 Docker 指令直接部署,可以使用以下命令
获取 Docker 镜像
docker pull emqx/emqx
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启动 Docker 容器
docker run -d --name emqx -p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 8883:8883 -p 18083:18083 emqx/emqx:latest
访问仪表板
安装完成后,打开浏览器,并在地址栏中输入 http://localhost:18083以访问 EMQX 仪表板,您可以从那里连接到客户端或检查运行状态。
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默认用户名: admin 默认密码:public
进入 EMQX 管理页面:
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安装 MQTTX 客户端
MQTTX 客户端我们选用workerman的mqtt扩展库与服务器进行通信。workerman/mqtt 是一个基于workerman的异步mqtt 客户端库,可用于接收或者发送mqtt协议的消息。支持QoS 0、QoS 1、QoS 2。支持MQTT、3.1、3.1.1、5版本。
安装
composer require workerman/mqtt
订阅客户端
subscribe.php 代码:
<?php /** * @desc Subscriber(订阅者):消息的订阅者,负责接收并处理消息。 * @author Tinywan(ShaoBo Wan) * @date 2024/5/30 20:35 */ declare(strict_types=1); require_once __DIR__ . '/../vendor/autoload.php'; use Workerman\Worker; $worker = new Worker(); $worker->onWorkerStart = function () { $options = [ 'username' => 'Tinywan', 'password' => '123456', ]; $mqtt = new Workerman\Mqtt\Client('mqtt://192.168.13.168:1883', $options); $mqtt->onConnect = function ($mqtt) { // 主题 Topic 可以理解为消息队列中的路由,订阅者订阅了主题之后,就可以收到发送到该主题的消息。 $topic = 'resty'; $mqtt->subscribe($topic); }; $mqtt->onMessage = function ($topic, $content) { echo '[订阅者][收到主题]:' . $topic . PHP_EOL; echo '[订阅者][收到内容]:' . $content . PHP_EOL; }; $mqtt->connect(); }; Worker::runAll();
命令行运行 php subscribe.php start 启动:
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启动成功后,即可看到设备已经成功连接到服务器。我们在 EMQX 服务器中的客户端页面中可以查看到设备的连接状态。
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客户端发布
接下来,我们测试发布和订阅主题是否正常。
publish.php 代码:
<?php /** * @desc Publisher(发布者):消息的发出者,负责发送消息。 * @author Tinywan(ShaoBo Wan) * @date 2024/5/30 20:46 */ declare(strict_types=1); require_once __DIR__ . '/../vendor/autoload.php'; use Workerman\Worker; $worker = new Worker(); $worker->onWorkerStart = function () { $mqtt = new Workerman\Mqtt\Client('mqtt://192.168.13.168:1883'); $mqtt->onConnect = function ($mqtt) { // 主题 Topic $topic = 'resty'; // 负载 Payload 可以理解为发送消息的内容 $payload = 'Hello Tinywan mqtt'; $mqtt->publish($topic, $payload); }; $mqtt->connect(); }; Worker::runAll();
命令行运行 php publish.php start 发布消息。
以下是 订阅客户端 subscribe.php收到的消息:
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至此,我们已经成功实现了 客户端 与 EMQX 服务器之间的通讯。
主题订阅
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主题监控
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Websocket 工具
订阅消息
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发布消息
通过websocket发布消息:
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MQTT客户端订阅消息:
使用 MQTT.js 库
MQTT.js 是一个开源的 MQTT 协议的客户端库,使用 JavaScript 编写,主要用于 Node.js 和 浏览器环境中。是JavaScript 环境下的 MQTT 客户端库。可以用于微信小程序、支付宝小程序等定制浏览器环境。
可以直接在HTML文件中进行调用:
<script src="https://unpkg.com/mqtt/dist/mqtt.min.js"></script>
实现简单功能,EMQX websocket 连接服务地址
ws://localhost:8083/mqtt
MQTT.html 案例代码
<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>开源技术小栈</title> </head> <body> <h3>零基础教你自建MQTT服务器并实现通讯</h3> <div style="height: 800px;"> <label>【客户端】【目标Topic】:<input type="text"></label><br> <label>【客户端】【发送的消息】:<input type="text"></label><br> <button notallow="sendMessage()">发送</button> <button notallow="clearMessage()">清空</button> <div id="messageDiv"></div> </div> </body> <script src="https://unpkg.com/mqtt/dist/mqtt.min.js"></script> <script> /** * EMQX websocket 连接地址 * @type {string} */ const url = 'ws://localhost:8083/mqtt'; /** * 订阅的topic * @type {string} */ const topic = 'resty'; /** * 连接到消息队列 */ let client = mqtt.connect(url); client.on('connect', function () { /** * 连接成功后订阅topic */ client.subscribe(topic, function (err) { if (!err) { showMessage("[订阅者][Topic主题]:" + topic + "成功!"); } }); }); /** * 获取订阅topic中的消息 */ client.on('message', function (topic, message) { showMessage("[订阅者][收到消息]:" + message.toString()); }); /** * 发送消息 */ function sendMessage() { let targetTopic = document.getElementById("targetTopicInput").value; let message = document.getElementById("messageInput").value; // 向目标topic中发送消息 client.publish(targetTopic, message); showMessage("[发送消息给]" + targetTopic + "的消息:" + message); } /** * 从URL中获取参数 * @param name * @returns {null|string} */ function getQueryString(name) { let reg = new RegExp("(^|&)" + name + "=([^&]*)(&|$)", "i"); let r = window.location.search.substr(1).match(reg); if (r != null) { return decodeURIComponent(r[2]); } return null; } /** * 在消息列表中展示消息 * @param message */ function showMessage(message) { let messageDiv = document.getElementById("messageDiv"); let messageEle = document.createElement("div"); messageEle.innerText = message; messageDiv.appendChild(messageEle); } /** * 清空消息列表 */ function clearMessage() { let messageDiv = document.getElementById("messageDiv"); messageDiv.innerHTML = ""; } </script> </html>
发送消息:
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接受消息:
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小结
根据官方文档我们知道publish和subscribe流程如何实现。对于subscribe由于需要实时获取来自硬件方面的数据或其他客户端的数据,因此subscribe需要以cli模式守护运行在系统后台。但是publish消息一般跟系统内的业务逻辑相关。可以通过MQTT客户端和Websocket客户端发送消息。
原文地址:https://mp.weixin.qq.com/s/uoGou8mdWLcDS20JRbiHzg