物联网协议之MQTT（一）基础概念和设备

前言： 本文内容均以实战出发，像MQTT概念这种基础内容建议大家自行百度。

推荐资料： mica-mqtt文档

一、MQTT简单介绍

  作为当今物联网的主流协议，MQTT的使用范围非常广，如果你想了解甚至是从事物联网行业，MQTT是避不开的。

1.1 clientId

  看名字不难看出，clientId就是客户端的ID，服务端可以通过clientId判断出对应的是哪台设备。

ID就意味着唯一，所以请在定义clientId时保证它的唯一性，如果重复，可能导致两个设备互踢下线的情况。

1. 唯一性： 保证clientId的唯一，才能做到对设备的唯一识别；
2. 长度限制： 根据不同的MQTT，一般都有长度限制，有限制23个字符的，有64个字符的。所以，建议大家不要超过20个字符。
3. 别用特殊字符： 这个其实大家都懂吧，别那么有个性，容易出奇奇怪怪的问题。尽量用大小写字母 、数字、_、-，这四种就行，实测没毛病。

1.2 Topic

  Topic是MQTT中很重要的概念，消息的分类标签，客户端通过订阅或发布特定的主题来进行消息交互。大家可以把它简单理解为我们代码里API接口（就是controller写的那个），都是以斜杠/分隔。当然，如果你是Kafka之类MQ消息队列的使用者，对Topic的概念应该不陌生。下面举个例子。

中间的两层xxx一般是设备的编号信息。👆上面只是举例Topic的格式，并不是说所有的MQTT设备都有这些Topic。

1.2.1 Topic应用场景

1. 实时监控： 通过订阅相关Topic，实时接收设备状态和数据，实现对设备的实时监控；
2. 远程控制： 通过发布命令到特定Topic，实现对远程设备的控制和操作；
3. 报警通知： 当设备检测到异常情况时，通过发布报警消息到指定Topic，及时通知相关人员或系统；
4. 数据采集： 通过订阅数据Topic，集中采集和处理来自多个设备的数据。

1.2.2 Topic命名习惯

以下信息主要是以标准网关为例，并不是强制要求。

一般标准的Topic格式有以下特征：

1. 统一的开头： 一般第一层是传输方向，比如上面表格的例子。以/mqtt开头为设备上报到服务端，以/cloud开头为服务端下发到设备控制；
2. 统一的结尾： 一般最后一层是传输方向，比如上面表格的例子。以/live结尾为设备上报实时数据，以/history结尾为设备上报历史数据；
3. 自带设备编号： Topic的中间部分一般是网关的pkey、sn或者clientId。

当然，我们是可以在MQTT服务中自定义Topic，格式可以根据大家的个人习惯。但是希望大家每种功能都定义一个Topic，而不是在消息体内用type之类的字段来区分。

1.2.3 Topic通配符

  以上面表格为例，一般Topic中间会有代表设备编号或clientId，不可能每个设备都写个订阅，一般都以通配符表示。以表格第一行的/mqtt/xxx/xxx/liveTopic为例，我们简单演示两种通配符的使用。

1. 匹配多层的#： #可以模糊匹配多层，比如：我们可以用/mqtt/#/live表示上面的例子；
2. 匹配单层的+： +可以模糊匹配单层，比如：我们可以用/mqtt/+/+/live表示上面的例子。

1.2.4 Topic共享订阅

这个功能一般是在服务端分发数据的时候时候，这个功能非常好用。后面会有单独的篇幅介绍，不了解的谨慎使用。

  一般而言多个客户端订阅同一个Topic，那么所有的客户端都会收到Topic的消息。但是，有时候我们只想有一个客户端收到数据。比如，数据量非常大时，我想用多个客户端来分担压力，这个时候就需要用到共享订阅。
  简单来说，共享订阅类似Nginx的负载均衡，服务端会把数据随机分到到一个客户端。

1.2.4.1 单组共享订阅

  订阅Topic加上前缀 $queue/（请注意后面有个/），当多个客户端订阅了Topic $queue/xxx，发布者发布到 Topicxxx时 ，则只有一个客户端会接收到消息。

1.2.4.1 分组共享订阅

  订阅Topic加上前缀 $share/<group>/（请注意后面有个/，中间<group>是分组的意思，可以用随便什么字符表示），当客户端订阅了Topic $share/aaa/xxx、$share/bbb/xxx，发布者发布到 Topicxxx时 ，则每个分组中只有一个客户端会接收到消息。

相信大家肯定注意到共享订阅前缀最后的 /，所以如果你的Topic是以/开头，那么会出现两个/，比如Topic是/mqtt/xxx/xxx/live，共享订阅Topic就是$queue//mqtt/xxx/xxx/live，这样看起来比较奇怪。所以，一般自定义的共享订阅，我开头的/是不写的。大家一定注意⚠️！！！！！！！！！

1.3 QoS

  这个其实挺重要的，但是我们物联网一般也不需要单独设置，大家可以参考下mica-mqtt的文档了解下就行：mica-mqtt

1.4 消息体

  MQTT传输的消息，一般收到是字节数组byte[]，转成字符串就行，就能获取到真正的信息。

二、MQTT常用工具

工具的使用后面会单开一章，有些会有特殊用法。

2.1 EMQX

  理论上说，EMQX不能说是一个工具，它是一个平台或者说一个系统。有开源版，也有更强的云服务和企业版，但是一般的小中型物联网平台，开源版足够了。
EMQX文档地址：EMQX文档

虽然EMQX很出名，使用的用户很多，但是正因如此。强烈建议大家不要把EMQX作为数据接收服务，暴露在公网，很可能因为EMQX的某些可能存在的漏洞影响整个平台。

2.1 MQTTX

通过网盘分享的文件：emqx-5.3.2-windows-amd64.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1BYmqQQaPHkshyf-vkFK5Sw?pwd=hpua 提取码: hpua
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