MQTT用戶端入門 - 一、在 Debian 8 安裝 mosquitto 與 MQTT 基本觀念
本文簡單說明在 Debian 8 上安裝 MQTT 實作品 mosquitto 的經驗。
MQTT 是用於遙測裝置或行動式應用程式之間傳送訊息的協定。它最早由 IBM 規劃實作，並在 2013 年提交給 OASIS (結構化資訊標準促進協會) 成為現在 IoT (Internet of Thing) 領域的訊息傳輸標準之一。
MQTT 通訊協定預期用於無線及低頻寬網路。可針對行動式應用程式可靠地處理遞送訊息的複雜性，並保持低成本地進行網路管理。 MQTT 用戶端程式庫比較小。程式庫如同郵箱，使用連接至 MQTT 伺服器的其他 MQTT 應用程式傳送及接收訊息。透過傳送訊息（而不是保持連接至等待回應的伺服器），MQTT 應用程式可節約電池壽命。 IBM WebSphere MQ 資訊中心 MQTT 簡介
Debian 套件
Mosquitto 是完整且輕量的 MQTT 伺服端軟體。但在 MQTT 術語中， 稱 mosquitto 的角色為 broker (中間人)。它是基於 Eclipse Foundation Contributor License 的開放源碼軟體。在它的正式網站上，你也可以取得供 Windows, Linux, Mac 等平台的安裝包。設置簡便，是理想的 MQTT 入門磚。
Debian 8 套件庫中提供了 mosquitto 1.3 版套件，此版支持 MQTT 3.1/3.1.1 規格。相關套件於下列出:
- mosquitto: MQTT broker.
- mosquitto-clients: command line clients.
- python-mosquitto: Python 用戶端程式庫，但現在建議改用 Paho 的程式庫。
- libmosquitto-dev: C API
- libmosquittopp-dev: C++ API
通常你只需要安裝 mosquitto 與 mosquitto-clients 套件即可。
安裝之後， mosquitto 就會作為背景服務自動執行。可以查看 /etc/mosquitto/mosquitto.conf 了解設置內容。如果你的電腦位於公用網路上，建議加上 bind_address localhost
避免外部電腦連入。請參考 mosquitto.conf 了解其他設置項目。修改設置後，再以 root 身份於命令列下達 /etc/init.d/mosquitto restart 重啟服務。
如果你想安裝 mosquitto 最新的版本或需要 MQTT over websocket 功能，請參考「 MQTT用戶端入門 - 二、JavaScript 用戶端程式設計 」的昇級設置。
topic, payload 與 qos
MQTT 的基本觀念請參考 HiveMQ MQTT Essentials。而一般用戶則需要知道一道訊息分成三個部份，即 topic, payload 和 qos 。
topic
topic 表示訊息主題或頻道，它的用途類似郵箱地址或廣播頻道，可以讓訊息使用者區分訊息種類。它的表達格式是用 / 字元構成樹狀層次。你可以使用 # 和 + 這兩個字元以外的任何字元組成 topic 名稱。中文字也可用。合法的 topic 名稱外觀如下:
- finance/stock/ibm
- finance/stock/ibm/closingprice
- finance/stock/ibm/currentprice
- finance/stock/mbi/currentprice
在 topic 中， # 和 + 字元是萬用字元，於用戶端訂閱主題時使用。 # 表示此主題以下的所有子節點。 + 則代表此一層級的任何名稱。
例如:
- 訂閱 “finance/stock/ibm/#” 則送往主題開頭為 “finance/stock/ibm” 的訊息都可收到。
- 訂閱 “finance/stock/+/currentprice” 則會收到主題如 “finance/stock/ibm/currentprice”, “finance/stock/mbi/currentprice” 的訊息。
payload
payload 就是訊息承載的資訊內容。它的內容可為任何字元，甚至是未結構化的二進位資料。
qos
qos 表示重要等級。 MQTT 規劃了三種重要等級，如下:
- 0: 最多一次 (at most once)。此等級不保證送出訊息，會遺失訊息。通常用於回報即時感測資料的場合。因為感測裝置會持續地回報最新狀態，故不在乎漏失訊息。這也是預設的等級。
- 1: 至少一次 (at least once)。訊息一定會送出一次。但因為 broker 不會確認訂閱者是否收到訊息，所以它可能會重複發送訊息以確保送出一次。
- 2: 確定一次 (exactly once)。訊息一定且只送出一次。 broker 會確認所有此主題的訂閱者都收到訊息。
關於 qos 的工作細節，請看「 MQTT qos 機制，發佈者如何確認訂閱者收到訊息？」。
mosquitto 用戶端工具
mosquitto-clients 套件提供了兩個用戶端工具，方便使用者練習與開發時的測試工作。
- mosquitto_sub 是主題訂閱工具。它可以讓使用者訂閱並監看主題內容。
- mosquitto_pub 是訊息發送工具。它可以讓使用者送出訊息。
練習時，可以打開兩個終端機視窗，其中一個執行 mosquitto_sub 監聽頻道。另一個執行 mosquitto_pub 了解訊息發送方式。例如:
訂閱主題 “tw/rocksaying/#” :
$ mosquitto_sub -t "tw/rocksaying/#"
發送訊息:
$ mosquitto_pub -t "tw/rocksaying" -m "test1" -q 0
$ mosquitto_pub -t "tw/rocksaying/level1" -m "test2" -q 1
$ mosquitto_pub -t "tw/rocksaying/text" -m "test3" -q 2