实例:使用MQTT进行交互

最近在着手研究使用网页控制硬件的交互过程,发现mqtt协议有很多种语言的封装,整个思路也很清晰,就是一个客户端进行发布和订阅+服务器中间代理的过程,于是开始学习使用MQTT框架搭建交互平台。
客户端使用了MQTT.js,服务器使用mosca(基于nodejs)。

一、了解MQTT基本知识

1.在MQTT通讯过程中,有三种身份,分别是发布者(publisher)、代理(broker)、和订阅者(subscriber)。
2.MQTT传输的消息分为:主题(topic)和负载(payload)两部分:
  • Topic,为消息的类型,是由客户端发布时指定的,当另外一个客户端订阅(subscribe)主题后,就会收到该主题的消息内容(payload)。
  • payload当然就是内容了,它和主题一样都存在数据包(packet)中。
3.当应用数据通过MQTT网络发送时,MQTT会把与之相关的服务质量(QoS)和主题名(Topic)相关连。

QoS在MQTT中有(摘自MQ 遥测传输 (MQTT) V3.1 协议规范):

  • qos 0 “至多一次”,由于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。
  • qos 1 “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
  • qos 2 “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。

MQTT.js只是支持了MQTT协议,并没有支持QoS,也就是说,只支持最低级别的“至多一次”(QoS0)。

4.在MQTT客户端上干什么?
  • 发布其他客户端会订阅的信息
  • 订阅其它客户端发布的消息
  • 退订或删除应用程序的消息
  • 断开与服务器连接。
5.MQTT服务器又干什么?
  • 接受来自客户的网络连接
  • 向订阅的客户转发应用程序消息
6.MQTT协议数据包(packet)结构

在MQTT协议中,一个MQTT数据包由:固定头(Fixed header)、可变头(Variable header)、消息体(payload)三部分构成。
这里只了解消息体,固定头和可变头并不需要我们手动写。
payload消息体包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息:

  • CONNECT,消息体内容主要是:客户端的ClientID、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。
  • SUBSCRIBE,消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS。
  • SUBACK,消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。
  • UNSUBSCRIBE,消息体内容是要订阅的主题。
7.MQTT协议规定的方法(重要,无论在那个框架里这是通用的)

(1)Connect    与服务器建立连接。
(2)Disconnect    与服务器断开TCP/IP会话。
(3)Subscribe    订阅。
(4)UnSubscribe    取消订阅。
(5)Publish    发送消息请求,发送完成后返回应用程序线程。
二、实现(具体的API稍后呈现)

客户端1:(发布消息)
let mqtt = require('mqtt')
let client = mqtt.connect('mqtt://localhost:233')

client.on('connect', () => {
    setInterval(function() {
        let message = new Date().toLocaleString()
        //每隔1s发布主题为dialog的消息
        client.publish('dialog', message, {
            qos: 0,         //可以丢失
            retain: false   //不保留
        })
    }, 1000)
})
客户端2:(接收消息)
let mqtt = require('mqtt')
let client = mqtt.connect('mqtt://localhost:233')

client.on('connect', () => {
    //订阅主题为dialog的消息
    client.subscribe('dialog')
})
client.on('message', (topic, message) => {
    //打印主题
    console.log(topic)
    //打印消息,是buffer形式
    console.log(message.toString())
})
服务端:
const mosca = require('mosca');
let settings = {
    port: 233,
};
let server = new mosca.Server(settings);

server.on('ready', () => {
    console.log('server is running');
});
server.on('clientConnected', (client) => {
    console.log(client);
});
server.on('published', (packet, client) => {
    //服务器作为中转站,可以打印数据包中的内容
    console.log(packet.payload);
})

运行结果

三、具体API(时间不够,我先不写了)
先放几个链接日后我自行翻译:
mosca的http://www.mosca.io/docs/lib/server.js.html#Server
mqtt.js的https://www.npmjs.com/package/mqtt#api
mqtt中文协议:https://www.gitbook.com/book/mcxiaoke/mqtt-cn/details,没什么用啊用别人框架都不需要这个

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