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MQTT

2020-05-18 13:55:51   7  举报

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Vertical Cross Functional Template

MQTT

MQTT

mqtt

作者其他创作

大纲/内容

MQTT

简介

MQ优点

任务异步处理

应用程序解耦合

消峰

MQTT优点

精简，发布/订阅（Pub/Sub）模式为中心

基于MQTT协议，报文头小，提高传输效率，有效荷载为二进制

Topic层级主题/可通配符，灵活多种QOS，回调信息丰富

Server基于C语言，Client多语言适配，各种设备，支持WebSockets

有遗嘱消息，保留消息

基本结构

Broker：消息topic订阅树管理，及数据的分发

Producer：消息生产者，即生产方客户端，生产方客户端将消息发送到MQ。

Consumer：消息消费者，即消费方客户端，订阅MQ的消息。

基础功能

客户端配置

连接参数

BrokerUrl

服务端地址IP:Port/域名

ClientId

客户端ID--是全局唯一值

UserName

用户名

Passwork

密码

AutomaticReconnect

是否自动重连 true：自动、false：不自动

HttpsHostnameVerificationEnabled

是否开启Https验证，在V1.2.1版本出现

KeepAliveInterval

心跳间隔时间服务端最大检测时间 KeepAliveInterval*1.5

MaxInflight

最大并发数/消息最大积累量

CleanSession

是否清楚缓存信息 true：清理、false：不清理

Will

遗嘱信息

SocketFactory

添加SSL配置信息

心跳机制

心跳创建

MqttAsyncClient：客户端创建的时候将心跳的定时器及心跳内容创建完毕

心跳定时器：PingSender

TimerPingSender：默认

ScheduledExecutorPingSender

心跳内容：PingCommand

new MqttPingReq()

MESSAGE_TYPE_PINGREQ = 12

主要是在CommsReceiver接受MqttConnect的ACK才开始启动定时器检测是否发送心跳

MqttAck

MqttConnack

pingSender.start()

触发机制

心跳的触发主要是若在KeepAliveInterval的时间内有相应的信息接受和发送则不会触发心跳，若无则会发送心跳信息PINGREQ = 12

定时器定时检查活性

pingOutstanding：是否已经发送过

> 0 ：已经发送，未回来

lastInboundActivity超时

shutdownConnection：32000

= 0 ：未发送心跳

lastOutboundActivity 信息太大或网络问题，超时未发出去. >2*keepAlive

shutdownConnection：32002

lastInboundActivity和lastOutboundActivity在keepAlive时间段内接收和发送都没有，则发送心跳消息

keepAlive期间有信息的接受和发送 lastInboundActivity、lastOutboundActivity，则不触发心跳

keepAlive期间无信息接受和发送，则触发心跳

pingOutstanding

发出：+1

接收：-1

持久化方式

persistence

MqttDefaultFilePersistence（默认）

默认本地文件持久化

MemoryPersistence

内存持久化

STL/SSL

无认证

无需认证信息，只需要账号密码认证

单向认证

客户端只需要提供 ca.crt证书

双向认证

客户端需提供

server.crt

server.key

ca.crt

根据提供的地址URI创建正确网络模块的工厂方法

服务端配置

常规配置

allow_zero_length_clientid

true

则代理将为客户端分配客户端ID

false

将断开连接长度为零的客户端ID的客户端

auto_id_prefix

设置前缀：默认'auto-'

per_listener_settings

true

每个listener都需要配置参数

check_retain_source

broker会检查消息的发布者是否还有权限，若有发送保留信息，若无则不发保留信息

broker不会检查消息发布者的是否还有权限，直接发送

max_inflight_bytes

对于Qos1/2，表示最大正在处理的字节数。默认为0。（无最大值），一般不设置

max_inflight_messages

同时传输消息的最大数，QOS>0

max_keepalive

仅适用于MQTT v5客户端。允许的最大值为65535。请勿设置为10以下，单位秒

max_packet_size

仅适用于MQTT v5客户端。最大数据包大小，单位：字节注：超过设置值，broker会主动断开与该client的连接。

max_queued_bytes

最大消息队列的数量，超过这被丢弃，默认0，无最大值

max_queued_messages

超过max_inflight_messages的消息会被缓存到队列中。本项设置队列的大小。默认100

memory_limit

设置代理将分配的最大堆内存字节数，因此对代理使用的内存设置硬限制。默认无限制

message_size_limit

允许的最大发布有效负载大小，缺省值为0，表示接受所有有效的MQTT消息。 MQTT的最大有效负载大小为268435455字节(256M)

persistent_client_expiration

客户端断开超过该时间，broker会删除该会话的信息，客户端将接收不到任何它断开之后到重连这段时间内未收到的消息。非标准选项，默认设置是永不使持久客户端过期

pid_file

将进程ID写入文件。默认值为空字符串，这意味着不应写入pid文件。

queue_qos0_messages

设置为true在持久客户端断开连接时将具有QoS 0的消息排队。这些消息包含在max_queued_messages施加的限制中。默认为 false。

retain_available

如果设置为false，则不支持保留的消息。如果此选项设置为false，则发送带有保留位的消息的客户端将被断开连接。默认为true。

set_tcp_nodelay

如果设置为true，则将在客户端套接字上设置TCP_NODELAY选项以禁用Nagle的算法。这具有减少某些消息的等待时间的效果，从而潜在地增加了要发送的TCP数据包的数量。默认为false。

sys_interval

订阅$SYS层次topic树的更新时间，默认10秒设为0，表示禁用$SYS层次

upgrade_outgoing_qos

true：改变QOS等级，与订阅者的消息等级匹配。默认false

user

默认为mosquitto

auth_plugin

指定用于身份验证和访问控制的外部模块。这允许创建自定义的用户名/密码和访问控制功能，如mysql

监听器

bind_address

指定的IP地址/主机名上侦听传入的网络连接单个地址

bind_interface

仅在指定的接口上侦听传入的网络连接。这类似于该 bind_address选项，但是在接口具有多个地址或地址可能更改时很有用

http_dir

当侦听器使用websockets协议时，也可以提供http数据。设置 http_dir到包含您要提供的文件的目录。如果未指定此选项，则将无法进行正常的http连接。

listener

监听器，开放端口

max_connections

允许的最大客户端连接数。这是每个侦听器的设置。默认值是-1，无限连接。与服务进程数有关

protocol

选择监听时要使用的协议，默认mqtt

use_username_as_clientid

将use_username_as_clientid设置为true可以将客户端连接的客户端ID替换为其用户名，默认为false

SSL / TLS

cafile/capath

用于定义包含受PEM编码的CA证书的文件的路径

certfile

PEM编码的服务器证书的路径

keyfile

PEM编码的密钥文件的路径

require_certificate

通过设置 require_certificate为 true，连接到该侦听器的客户端必须提供有效的证书才能进行网络连接

dhparamfile

为了允许使用临时DH密钥交换来提供前向安全性，侦听器必须加载DH参数。

tls_version

配置用于此侦听器的TLS协议的版本。可能的值是 tlsv1.3， tlsv1.2和 tlsv1.1。如果未设置，则使用默认值，即允许所有TLS v1.3，v1.2和v1.1。

use_identity_as_username

如果require_certificate为 true，则可以设置 use_identity_as_username为 true使用客户端证书中的CN值作为用户名。如果为true，则该 password_file选项将不会用于此侦听器。

use_subject_as_username

如果require_certificate为 true，则可以设置 use_subject_as_username为 true使用客户端证书中的完整主题值作为用户名。如果为true，则该 password_file选项将不会用于此侦听器。

消息发布接收流程

发布信息

topic

根据合理规则定义主题

主题Topic

语法/原则

主题至少有一个字符长，不能为空

主题名字是大小写敏感

主题名字可以包含空格

以/开头会产生一个不同的主题

不要在任何主题中包含null

在主题树中，长度被限制于64k内但是在这以内没有限制层级的数

客户端注意不能使用 $ 字符开头的主题，$SYS/ 被广泛用作包含服务器特定信息或控制接口的主题的前缀

主题尽量不要太多主题订阅，会导致broker的订阅树盘大，进而影响到插入查找效率

通配符

使用通配符，允许一次订阅多个主题，不能作用于发布主题

主题层级分隔符/

/ 被用来分割主题树的每一层，并给主题空间提供分等级的结构。当两个通配符在一个主题中出现的时候，主题层次分隔符的使用是很重要的。

多层通配符#

# 是一个匹配主题中任意层次数的通配符，通俗的说就是截至层数，包括#当前层

单层通配符+

+ 只匹配主题的一层，但必须是/后面

$SYS中各主题

$SYS/broker/bytes/received

自服务器启动以来共接收的字节数

$SYS/broker/bytes/sent

自服务器启动以来共发送的字节数

$SYS/broker/clients/connected

当前连接的客户端数量

$SYS/broker/clients/expired

超过有效期被断开连接的客户端数量，有效期通过persistent_client_expiration参数设置

$SYS/broker/clients/disconnected

注册到服务器上的持久连接（clean seesion为假)但当前断开的客户端数量

$SYS/broker/clients/maximum

服务器同一时间连接的最大客户端数量

$SYS/broker/clients/total

有效和无效连接、注册到服务器上的总数

$SYS/broker/messages/inflight

等待确认的Qos>0的消息的数量

$SYS/broker/messages/stored

服务器存储的消息的总数，包括保留消息和持久连接客户端的消息队列中的消息数

message

发布的信息内容

QOS

Qos = 0 最多一次的传输

发布者PUBLISH消息到服务器（broker），发送即丢弃。没有确认消息，也不知道对方是否收到。网络层面，传输压力小

Qos = 1 至少一次的传输

发布者发布消息保存消息，服务器（broker）接收到消息，服务器（broker）PUBLISH到订阅者，服务器（broker）回一个PUBACK信息到发布者让删除消息，然后订阅者接收消息后PUBACK给服务器让删除消息。如果失败了，在一段时间确认信息没有收到，发送方都会将消息头的DUP设置为1，然后再次发送消息，消息最少一次到达服务。例如网络延迟等问题，发布者重复发送消息，订阅者多次订阅重复消息

Qos = 2 只有一次的传输

其实Qos = 2 只是在 1 的基础上做了改掉的赶脚，在发布者PUBLISH到服务器之后多了消息的确认以及多了消息msgID的缓存，重复信息的去重。在服务器PUBLISH到订阅者之后也多了消息的确认。

retained

保留信息，true/false

发布信息保留最新一条

订阅客户端重连则会再次收到

发布空message信息可取消保留信息

发送与接收消息

1、token信息存在tokenStore（Hashtable），发布信息：persistence（持久化），信息等待队列：pendingMessages

2、在CommsSender中while中发出

3、在CommsReceiver读取接收消息

4、在CommsCallback中处理回调