引言

MQTT（消息隊列遙測傳輸）是一種輕量級消息協議，專為低帶寬、高延遲和不可靠的網絡環境設計。它廣泛應用于物聯網（IoT）應用、消息系統以及實時數據通信領域。

本指南深入探討了 MQTT 的工作原理，解釋了其關鍵組件，并演示了如何使用 Python 實現 MQTT 客戶端。

MQTT 代理

MQTT 系統的核心是代理，它負責管理客戶端之間的消息交換。

MQTT 中的客戶端

發布者（Publishers）：向特定主題發送消息的設備或應用程序。

訂閱者（Subscribers）：監聽這些主題上的消息的設備或應用程序。

代理確保發布者的消息能夠可靠地傳遞給相應的訂閱者。

運行本地 MQTT 代理

在本示例中，代理托管在本地（127.0.0.1），這意味著它與 MQTT 客戶端運行在同一臺機器上。

代理在 Docker 容器中運行，使用 Mosquitto MQTT 代理，并映射到 1883 端口。mosquitto.conf 文件用于配置，允許消息保留和持久化。

MQTT 代理的工作原理

1.代理在 1883 端口監聽傳入消息。

2.客戶端連接到代理。

3.客戶端向特定主題發布消息。

4.代理接收并處理消息。

5.代理將消息轉發給所有訂閱該主題的客戶端。

發布者和訂閱者

發布者

發布者向特定主題發送消息，代理隨后將這些消息分發給感興趣的客戶端。

訂閱者

訂閱者監聽特定主題上的消息，并在收到消息時進行處理。

在 Python 中創建 MQTT 客戶端

Python 中的 Paho MQTT 庫允許創建可以發布和訂閱消息的 MQTT 客戶端。

創建 MQTT 客戶端

importpaho.mqtt.clientasmqttmqtt_client_1 = mqtt.Client( callback_api_version=mqtt.CallbackAPIVersion.VERSION2, client_id="myClient1", clean_session=True, userdata="Client 1", protocol=mqtt.MQTTv311, transport="tcp")

參數解釋

client_id="myClient1" → 為客戶端分配一個唯一標識符。

clean_session=True → 如果為 True，客戶端斷開連接時不會存儲會話數據。

protocol=mqtt.MQTTv311 → 指定 MQTT 版本為 3.1.1。

transport="tcp" → 使用 TCP 連接（也可以使用 WebSocket）。

連接到代理

mqtt_client_1.connect("127.0.0.1", port=1883, keepalive=240)

向主題發布消息

mqtt_client_1.publish("robotcell1/temperature", payload=25)

這將向主題 robotcell1/temperature 發送一條消息（25）。任何訂閱該主題的客戶端將立即收到此消息。

保留消息與非保留消息

保留消息（retain=True）

保留消息會持久化存儲在代理上，確保新訂閱者能立即收到最后一條消息。

mqtt_client_1.publish("robotcell1/temperature", payload=666, retain=True)

非保留消息（retain=False）

非保留消息僅在發送時被活動訂閱者接收。

服務質量（QoS）級別

MQTT 支持三種消息傳遞保證級別：

+-----------+-----------------------------------+| QOS | Guarantee |+-----------+-----------------------------------+| 0 | At most once (fire and forget) || 1 | At least once (may be duplicated) || 2 | Exactly once (highest reliability)|+-----------+-----------------------------------+

訂閱主題

all_messages = []defon_message(client, userdata, msg): print(f"Client:{userdata}| Topic:{msg.topic}| Message:{msg.payload}| Retained:{msg.retain}") all_messages.append(msg)mqtt_client_2 = mqtt.Client()mqtt_client_2.on_message = on_messagemqtt_client_2.connect("127.0.0.1", port=1883, keepalive=240)mqtt_client_2.subscribe("robotcell1/temperature", qos=0)mqtt_client_2.loop_start()

持久會話

默認情況下，當 MQTT 客戶端斷開連接時，它會丟失所有訂閱。如果 clean_session=False，代理會記住：

客戶端的訂閱。

客戶端錯過的任何 QoS 1 或 2 消息。

mqtt_client_1= mqtt.Client(client_id="myClient1", clean_session=False)

結論

MQTT 是一種強大且輕量級的實時消息協議。通過利用發布者、訂閱者、代理、QoS 級別和保留消息，您可以構建一個適用于物聯網及其他領域的健壯消息系統。

原文地址：

https://medium.com/@loughliam/mastering-mqtt-a-guide-to-message-queuing-telemetry-transport-289c74b70777