Понимание MQTT:как работает облегченный протокол обмена сообщениями Интернета вещей

В мире Интернета вещей способность датчика отправлять данные на удаленное устройство часто обеспечивается MQTT — легким протоколом публикации/подписки с низкой пропускной способностью. Если терминология издателей, подписчиков или брокеров кажется вам незнакомой, это руководство объяснит, как передаются сообщения, почему MQTT эффективен и как с ним можно экспериментировать в режиме реального времени.

Что такое MQTT?

MQTT, или передача телеметрии очереди сообщений, — это набор правил, который позволяет устройствам обмениваться информацией через Интернет или локальную сеть. Разработанный для сред с низким энергопотреблением и ограниченной пропускной способностью, MQTT использует крошечные сообщения и подход, управляемый событиями, передавая данные только тогда, когда устройству необходимо поделиться или получить новую информацию.

Каждое устройство может выступать в роли издателя. (отправка данных) и подписчик (получение данных). В отличие от многих протоколов, MQTT не маршрутизирует сообщения напрямую между устройствами; вместо этого вся связь проходит через центральный объект, известный как брокер. .

Брокеры и клиенты MQTT

Клиенты — независимо от того, публикуют ли они, подписываются или и то, и другое — общаются исключительно с брокером. Представьте себе брокера как таможенника на границе:он принимает каждую входящую посылку и направляет ее в правильный пункт назначения. Такое разделение обеспечивает масштабируемость сети и упрощает конструкцию устройства.

Популярные брокеры включают:

• Комар – бесплатный брокер с открытым исходным кодом, работающий локально в Windows, Linux или macOS.
• EMQX – брокер с открытым исходным кодом и расширенными функциями кластеризации.
• Размещенные варианты, такие как HiveMQ Cloud и CloudMQTT предоставить управляемых облачных брокеров.

Как работает MQTT

Брокер находится в центре каждой операции MQTT. Издатели отправляют брокеру сообщения по определенной теме. . Темы представляют собой иерархические строки, разделенные косой чертой (например, factory/line1/temperature). ). Сообщение получат только клиенты, подписавшиеся на эту тему.

Эта маршрутизация на основе тем означает:

• Издатель может отправить одно сообщение нескольким подписчикам без дублирования.
• Подписчики могут одновременно слушать несколько тем от разных издателей.
• Клиенты, отписавшиеся от подписки, никогда не получают ненужные данные, что позволяет экономить пропускную способность.

Иллюстративный пример

Рассмотрим заводской цех с датчиком температуры и давления. Оба датчика публикуют информацию по разным темам:

• Тема температуры:factory/line1/temperature – полезная нагрузка:25.3 °С
• Тема давления:factory/line1/pressure – полезная нагрузка:18.7 фунт на квадратный дюйм

Абонент 1, которого интересует только температура, получает первую полезную нагрузку. Абонент2, ориентированный на давление, получает второй. Брокер автоматически обрабатывает маршрутизацию.

Типичная команда публикации

У локального брокера Mosquitto вы можете опубликовать сообщение через командную строку:

mosquitto_pub -h localhost -t retain/topic -m "Take a hike"

Здесь:

• -h localhost – адрес брокера.
• -t retain/topic – название темы.
• -m "Take a hike" – полезная нагрузка, которую получит любой подписанный клиент.

Графические клиенты, такие как MQTT Explorer и MQTTX предоставить удобные интерфейсы для публикации и подписки, что упрощает экспериментирование даже для новичков.

Подведение итогов

Модель публикации/подписки MQTT, основанная на брокерах и темах, обеспечивает простой, эффективный и масштабируемый способ взаимодействия устройств IoT. Освоение этих основных концепций открывает возможности для мощных приложений на производстве, в умных домах и за его пределами.