深入探究基于发布/订阅模式的轻量级消息传输协议 MQTT

拼搏现实的明天。 2024-02-22 09:11 70阅读 0赞

**目录**

1、什么是 MQTT？

1.1、MQTT 与 HTTP 比较

1.2、 MQTT 与 XMPP 比较

2、MQTT 可以干啥？

3、 MQTT 协议特性详解

3.1、轻量高效，节省带宽

3.2、可靠的消息传递

3.3、海量连接支持

3.4、安全的双向通信

3.5、在线状态感知

4、MQTT 服务器选型

5、MQTT 要点

5.1、订阅模型

5.2、QoS

6、MQTT 服务器搭建

6.1、安装及启动

6.2、用户校验

6.2.1、MySQL 认证

6.2.2、HTTP 认证

6.3、权限控制

7、MQTT 客户端使用

8、总结

--------------------

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### 1、什么是 MQTT？ ###

![c262d0dd6edb4cefb19bf3dafb5d6e8b.png][]

MQTT是由IBM开发的一个Publish/Subscribe（发布/订阅）模型的即时通讯协议：

> MQTT 协议由 Andy Stanford-Clark （IBM）和 Arlen Nipper（Arcom，现为 Cirrus Link，现任该公司的总裁兼CTO）于 1999 年发布。据 Arlen Nipper 在 IBM Podcast 上的自述，MQTT 原名是 MQ TT，注意 MQ 与 TT之间的空格，其全称为：MQ Telemetry Transport，是九十年代早期他在参与 Conoco Phillips 公司的一个原油管道数据采集监控系统（pipeline SCADA system）时开发的一个实时数据传输协议。它的目的在于让传感器通过带宽有限的 VSAT ，与 IBM 的 MQ Integrator 通信。由于 Nipper 是遥感和数据采集监控专业出身，所以按业内惯例取了 MQTT 这个名字。

MQTT基于TCP/IP协议，与其他的推送协议，如（XMPP、CometD）相比，有以下优势：

> **1）协议简单，开销极小**  
> MQTT的固定消息头只有2字节，与XMPP所使用的XML和CometD所使用的HTTP协议相比，协议开销几乎可以忽略。因此MQTT非常适合于运算能力有限的嵌入式设备及网络带宽受限的移动设备。  
> **2）客户端/服务器端实现丰富**  
> 几乎所有语言都有MQTT客户端实现，包括但不限于C、C++、Objective-C、C\#、Java、JavaScript、Python、PHP、Go、Erlang等常用语言，而CometD只提供了Java及JavaScript客户端。  
> **3）支持多种QoS选项，以满足不同场景下对消息可靠性的需求**  
> 相比之下、XMPP和CometD都没有类似的消息保障机制  
> **4）MQTT支持消息路由**  
> MQTT的消息路由方式与CometD类似，都是基于路径的路由方式。

#### 1.1、MQTT 与 HTTP 比较 ####

MQTT相比于HTTP，有以下的优势：

>  *  MQTT 的最小报文仅为 2 个字节，比 HTTP 占用更少的网络开销。
>  *  MQTT 与 HTTP 都能使用 TCP 连接，并实现稳定、可靠的网络连接。
>  *  MQTT 基于发布订阅模型，HTTP 基于请求响应，因此 MQTT 支持双工通信。
>  *  MQTT 可实时推送消息，但 HTTP 需要通过轮询获取数据更新。
>  *  MQTT 是有状态的，但是 HTTP 是无状态的。
>  *  MQTT 可从连接异常断开中恢复，HTTP 无法实现此目标。

#### 1.2、 MQTT 与 XMPP 比较 ####

MQTT 协议设计简单轻量、路由灵活，将在移动互联网、物联网消息领域，全面取代 PC 时代的 XMPP 协议。MQTT相比于XMPP，有以下的优势：

>  *  MQTT 报文体积小且编解码容易，XMPP 基于繁重的 XML，报文体积大且交互繁琐。
>  *  MQTT 基于发布订阅模式，相比 XMPP 基于 JID 的点对点消息路由更为灵活。
>  *  MQTT 支持 JSON、二进制等不同类型报文。XMPP 采用 XML 承载报文，二进制必须 Base64 编码等处理。
>  *  MQTT 通过 QoS 保证消息可靠传输，XMPP 主协议并未定义类似机制。

### 2、MQTT 可以干啥？ ###

基于MQTT的上述特点，MQTT常被用于以下场景：

![124463c9b47b44ef973879dd0d29ea87.png][]

> 1）物联网M2M通信，物联网大数据采集；  
> 2）Android消息推送，WEB消息推送；  
> 3）移动即时消息，例如Facebook Messenger；  
> 4）智能硬件、智能家具、智能电器；  
> 5）车联网通信，电动车站桩采集；  
> 6）智慧城市、远程医疗、远程教育；
> 
> 7）电力、石油与能源等行业市场。

### 3、 MQTT 协议特性详解 ###

![1644c956499443678a3b39df30445897.png][]

据 IoT Analytics 最新发布的《2022 年春季物联网状况》研究报告显示，到 2022 年，物联网市场预计将增长 18%，达到 144 亿活跃连接。

在如此大规模的物联网需求下，海量的设备接入和设备管理对网络带宽、通信协议以及平台服务架构都带来了巨大的挑战。对于物联网协议来说，必须针对性地解决物联网设备通信的几个关键问题：网络环境复杂而不可靠、内存和闪存容量小、处理器能力有限。

![f641473c1b72409b8a7698a753393e77.png][]

MQTT 协议正是为了应对以上问题而创建，经过多年的发展凭借其轻量高效、可靠的消息传递、海量连接支持、安全的双向通信等优点已成为物联网行业的首选协议。

#### 3.1、轻量高效，节省带宽 ####

MQTT 将协议本身占用的额外消耗最小化，消息头部最小只需要占用 2 个字节，可稳定运行在带宽受限的网络环境下。同时，MQTT 客户端只需占用非常小的硬件资源，能运行在各种资源受限的边缘端设备上。

#### 3.2、可靠的消息传递 ####

MQTT 协议提供了 3 种消息服务质量等级（Quality of Service），保证了在不同的网络环境下消息传递的可靠性。

>  *  QoS 0：消息最多传递一次。  
>     如果当时客户端不可用，则会丢失该消息。发布者发送一条消息之后，就不再关心它有没有发送到对方，也不设置任何重发机制。
>  *  QoS 1：消息传递至少 1 次。  
>     包含了简单的重发机制，发布者发送消息之后等待接收者的 ACK，如果没收到 ACK 则重新发送消息。这种模式能保证消息至少能到达一次，但无法保证消息重复。
>  *  QoS 2：消息仅传送一次。  
>     设计了重发和重复消息发现机制，保证消息到达对方并且严格只到达一次。

除了 QoS 之外，MQTT 还提供了清除会话（Clean Session）机制。对于那些想要在重新连接后，收到离线期间错过的消息的客户端，可在连接时设置关闭清除会话，此时服务端将会为客户端存储订阅关系及离线消息，并在客户端再次上线后发送给客户端。

#### 3.3、海量连接支持 ####

MQTT 协议从诞生之时便考虑到了日益增长的海量物联网设备，得益于其优秀的设计，基于 MQTT 的物联网应用及服务可轻松具备高并发、高吞吐、高可扩展能力。

连接海量的物联网设备，离不开 MQTT 服务器的支持。目前，MQTT 服务器中支持并发连接数最多的是 EMQX。最近发布的 EMQX 5.0 通过一个 23 节点的集群达成了 1 亿 MQTT 连接+每秒 100 万消息吞吐，这使得 EMQX 5.0 成为目前为止全球最具扩展性的 MQTT 服务器。

#### 3.4、安全的双向通信 ####

依赖于发布订阅模式，MQTT 允许在设备和云之间进行双向消息通信。发布订阅模式的优点在于：发布者与订阅者不需要建立直接连接，也不需要同时在线，而是由消息服务器负责所有消息的路由和分发工作。

![36640d27c9ab4e009812976fdcc07cb1.png][]

安全性是所有物联网应用的基石，MQTT 支持通过 TLS/SSL 确保安全的双向通信，同时 MQTT 协议中提供的客户端 ID、用户名和密码允许我们实现应用层的身份验证和授权。

#### 3.5、在线状态感知 ####

为了应对网络不稳定的情况，MQTT 提供了心跳保活（Keep Alive）机制。在客户端与服务端长时间无消息交互的情况下，Keep Alive 保持连接不被断开，若一旦断开，客户端可即时感知并立即重连。

同时，MQTT 设计了遗愿（Last Will） 消息，让服务端在发现客户端异常下线的情况下，帮助客户端发布一条遗愿消息到指定的 MQTT 主题。

另外，部分 MQTT 服务器也提供了上下线事件通知功能，当后端服务订阅了特定主题后，即可收到所有客户端的上下线事件，这样有助于后端服务统一处理客户端的上下线事件。

### 4、MQTT 服务器选型 ###

![36640d27c9ab4e009812976fdcc07cb1.png][]

市面上有多种基于不同语言实现的MQTT服务器，它们对MQTT标准的支持也各不相同，如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> Server </td> 
 <td> QoS 0 </td> 
 <td> QoS 1 </td> 
 <td> QoS 2 </td> 
 <td> auth </td> 
 <td> <a href="https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/bridge_protocol" title="bridge" rel="nofollow">bridge</a> </td> 
 <td> <a rel="nofollow">$SYS</a> </td> 
 <td> SSL </td> 
 <td> <a href="https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/are_topics_dynamic" title="dynamic topics" rel="nofollow">dynamic topics</a> </td> 
 <td> cluster </td> 
 <td> websockets </td> 
 <td> plugin system </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://2lemetry.com/platform/" title="2lemetry" rel="nofollow">2lemetry</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://activemq.apache.org/" title="Apache ActiveMQ" rel="nofollow">Apache ActiveMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://activemq.apache.org/apollo" title="Apache Apollo" rel="nofollow">Apache Apollo</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://www.bevywise.com/iot-platform/" title="Bevywise IoT Platform" rel="nofollow">Bevywise IoT Platform</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> rm </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> rm </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/emitter-io/emitter" title="emitter" rel="nofollow">emitter</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://emqtt.io/" title="emqttd" rel="nofollow">emqttd</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://flespi.com/mqtt-broker" title="flespi" rel="nofollow">flespi</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/ppatierno/gnatmq" title="GnatMQ" rel="nofollow">GnatMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/beerfactory/hbmqtt" title="HBMQTT" rel="nofollow">HBMQTT</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://www.hivemq.com/" title="HiveMQ" rel="nofollow">HiveMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://www-03.ibm.com/software/products/en/messagesight/" title="IBM MessageSight" rel="nofollow">IBM MessageSight</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://mqtt.jorammq.com/" title="JoramMQ" rel="nofollow">JoramMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/cesanta/mongoose" title="Mongoose" rel="nofollow">Mongoose</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/andsel/moquette" title="moquette" rel="nofollow">moquette</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> rm </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/mosca" title="mosca" rel="nofollow">mosca</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/mosquitto_message_broker" title="mosquitto" rel="nofollow">mosquitto</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/mqttjs/MQTT.js" title="MQTT.js" rel="nofollow">MQTT.js</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://www.rabbitmq.com/blog/2012/09/12/mqtt-adapter/" title="RabbitMQ" rel="nofollow">RabbitMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/Really-Small-Message-Broker" title="RSMB" rel="nofollow">RSMB</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ? </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a rel="nofollow">Software AG Universal Messaging</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> rm </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://dev.solacesystems.com/tech" title="Solace" rel="nofollow">Solace</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> § </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://www.swiftmq.com/landing/router/index.html" title="SwiftMQ" rel="nofollow">SwiftMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://github.com/trafero/tstack" title="Trafero Tstack" rel="nofollow">Trafero Tstack</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 <td> ✘ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="https://verne.mq/" title="VerneMQ" rel="nofollow">VerneMQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> <a href="http://www-03.ibm.com/software/products/en/wmq/" title="WebSphere MQ" rel="nofollow">WebSphere MQ</a> </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ✔ </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 <td> ? </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

> Key: ✔ supported ✘ not supported ? unknown § see limitations rm roadmap (planned)

本文选择**基于erlang实现的emqttd**，emqttd由国人实现，支持了MQTT所有标准，并且提供了相对完善的中文文档，相关的帮助文档链接为：[MQTT 最全教程：从入门到精通 | EMQ][MQTT _ _ EMQ]

> emqttd（现改名为emqx）是一款应用广泛的大规模分布式物联网 MQTT 服务器。自 2013 年在 GitHub 发布开源版本以来，目前全球下载量已超千万，累计连接物联网关键设备超过 1 亿台。

### 5、MQTT 要点 ###

![0daa8ec51fa842e1a7a5861a8e22d0ad.png][]

#### 5.1、订阅模型 ####

MQTT使用基于主题（Topic）的消息路由，与CometD类似，格式如下：

> chat/room/1  
> sensor/10/temperature  
> $SYS/broker/metrics/packets/received

订阅者可以使用通配符（+,\#）订阅主题，其中+可以匹配一层目录，\#可以匹配多层目录，但\#只能用在Topic结尾，如：

> chat/room/+  
> sensor/+/temperature  
> chat/room/members/\#

MQTT中的Topic支持动态创建，当客户端订阅一个不存在的Topic或向一个不存在的Topic中发送消息时，MQTT服务器会自动创建这个Topic。

#### 5.2、QoS ####

MQTT支持三种QoS模型：

> **QoS 0**：最多一次，消息最多被发送一次，如果发送失败不会重试
> 
> **QoS 1**：最少一次，消息至少被发送一次，如果失败会重试，但可能造成重复消息
> 
> **QoS 2**：恰好一次，消息不会丢失也不会重复，但会造成更高的延迟和协议开销

### 6、MQTT 服务器搭建 ###

![67c8d7d339c54febb132f84f7eff29a9.png][]

MQTT服务器负责接收客户端发起的连接，并将客户端发送的消息转发到另外一些符合条件的客户端。一个成熟的MQTT服务器可支持海量的客户端连接及百万级的消息吞吐，帮助物联网业务提供商专注于业务功能并快速创建一个可靠的MQTT应用。下面详细讲述emqtt服务器的搭建过程。

#### 6.1、安装及启动 ####

emqtt服务器搭建比较简单，这里以Windows为例。官方的下载页面提供了编译好的二进制文件下载，这里我们选择Windows 10（64-bit）下载，下载后将文件解压到所需目录，如D:/emqqtd。然后在cmd里执行以下命令，安装emqttd：

> cd /d D:\\emqttd\\bin  
> emqttd.cmd install

安装成功后，执行以下脚本启动emqttd服务（第一次启动可能会卡住，杀掉后重启一次即可）：

> emqqtd.cmd start

emqtt成功启动后，就可以通过http://127.0.0.1:18083访问WEB控制台了，默认用户名和密码为admin和public。

#### 6.2、用户校验 ####

![8e9a335705cb4cc8b12402b1446a7d27.png][]

emqtt支持多种用户校验方式，包括http、mysql、redis等方式。

##### 6.2.1、MySQL 认证 #####

emqtt的MySQL认证可以自己配置认证所用的数据库及查询语句，无需创建特定的数据表，因此较为灵活，也更容易与已有系统集成。

我们可以通过修改etc\\plugins\\emq\_auth\_mysql.conf文件配置MySQL认证插件。  
其中auth.mysql.auth\_query为用户登陆认证查询，emqtt通过此语句查询出用户密码，并尝试匹配。  
auth.mysql.password\_hash可以配置数据库里密码的加密方式，这里我们选择md5。  
auth.mysql.super\_query用于查询用户是否为管理员，这里暂且不配，auth.mysql.acl\_query用来查询用户的权限，也暂且忽略。

##--------------------------------------------------------------------
    ## MySQL Auth/ACL Plugin
    ##--------------------------------------------------------------------
    
    ## MySQL server address.
    ##
    ## Value: Port | IP:Port
    ##
    ## Examples: 3306, 127.0.0.1:3306, localhost:3306
    auth.mysql.server = 172.16.218.136:3306
    
    ## MySQL pool size.
    ##
    ## Value: Number
    auth.mysql.pool = 8
    
    ## MySQL username.
    ##
    ## Value: String
    auth.mysql.username = test001
    
    ## MySQL password.
    ##
    ## Value: String
    auth.mysql.password = xxxxxx
    
    ## MySQL database.
    ##
    ## Value: String
    auth.mysql.database = ap
    
    ## Variables: %u = username, %c = clientid
    
    ## Authentication query.
    ##
    ## Note that column names should be 'password' and 'salt' (if used).
    ## In case column names differ in your DB - please use aliases,
    ## e.g. "my_column_name as password".
    ##
    ## Value: SQL
    ##
    ## Variables:
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    ##
    auth.mysql.auth_query = select password from user_info where (e164 = '%u' or email ='%u' or account = '%u' or mobile = '%s') and binded = 0 and enable = 1 limit 1
    ## auth.mysql.auth_query = select password_hash as password from mqtt_user where username = '%u' limit 1
    
    ## Password hash.
    ##
    ## Value: plain | md5 | sha | sha256 | bcrypt
    auth.mysql.password_hash = md5
    
    ## sha256 with salt prefix
    ## auth.mysql.password_hash = salt,sha256
    
    ## bcrypt with salt only prefix
    ## auth.mysql.password_hash = salt,bcrypt
    
    ## sha256 with salt suffix
    ## auth.mysql.password_hash = sha256,salt
    
    ## pbkdf2 with macfun iterations dklen
    ## macfun: md4, md5, ripemd160, sha, sha224, sha256, sha384, sha512
    ## auth.mysql.password_hash = pbkdf2,sha256,1000,20
    
    ## Superuser query.
    ##
    ## Value: SQL
    ##
    ## Variables:
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    auth.mysql.super_query = select is_superuser from mqtt_user where username = '%u' limit 1
    
    ## ACL query.
    ##
    ## Value: SQL
    ##
    ## Variables:
    ## - %a: ipaddr
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    ##auth.mysql.acl_query = select allow, ipaddr, username, clientid, access, topic from mqtt_acl where ipaddr = '%a' or username = '%u' or username = '$all' or clientid = '%c'

配置完毕后，可以通过命令或WEB页面启用插件：

> bin/emqttd\_ctl.cmd plugins load emq\_auth\_mysql

这样emqtt客户端连接服务器时，就需要密码认证了。

##### 6.2.2、HTTP 认证 #####

emqtt的HTTP认证可以向指定的认证服务器发送请求判断客户端是否有权限登陆、是否是管理员、是否有权限订阅Topic。

与MySQL认证相比，HTTP认证更为灵活，我们可以在HTTP认证服务器端做一些额外的逻辑以满足需求。

HTTP认证插件的配置文件位于etc\\plugins\\emq\_auth\_http.conf：

##--------------------------------------------------------------------
    ## HTTP Auth/ACL Plugin
    ##--------------------------------------------------------------------
    
    ##--------------------------------------------------------------------
    ## Authentication request.
    ##
    ## Variables:
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    ## - %a: ipaddress
    ## - %P: password
    ##
    ## Value: URL
    auth.http.auth_req = http://127.0.0.1:8080/mqtt/auth
    ## Value: post | get | put
    auth.http.auth_req.method = post
    ## Value: Params
    auth.http.auth_req.params = clientid=%c,username=%u,password=%P
    
    ##--------------------------------------------------------------------
    ## Superuser request.
    ##
    ## Variables:
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    ## - %a: ipaddress
    ##
    ## Value: URL
    auth.http.super_req = http://127.0.0.1:8080/mqtt/superuser
    ## Value: post | get | put
    auth.http.super_req.method = post
    ## Value: Params
    auth.http.super_req.params = clientid=%c,username=%u
    
    ##--------------------------------------------------------------------
    ## ACL request.
    ##
    ## Variables:
    ## - %A: 1 | 2, 1 = sub, 2 = pub
    ## - %u: username
    ## - %c: clientid
    ## - %a: ipaddress
    ## - %t: topic
    ##
    ## Value: URL
    auth.http.acl_req = http://127.0.0.1:8080/mqtt/acl
    ## Value: post | get | put
    auth.http.acl_req.method = get
    ## Value: Params
    auth.http.acl_req.params = access=%A,username=%u,clientid=%c,ipaddr=%a,topic=%t

当有客户端向EMQTT服务器建链时，EMQTT会按配置文件中配置的格式向指定的服务器发送HTTP请求，如：

POST /mqtt/auth HTTP/1.1
    content-type: application/x-www-form-urlencoded
    content-length: 77
    te: 
    host: 127.0.0.1:8070
    connection: keep-alive
    
    clientid=hbmqtt%2FY78%5CX7NV81pt%3Fa0w&username=XXXXXXXXXX&password=XXXXXX

HTTP服务器端只要响应并处理该请求即可，如果用户名密码正确，则返回 200 OK给EMQTT服务器，如果错误，则返回4XX。

#### 6.3、权限控制 ####

![33551b6124d842b7aec32c281b65cd70.png][]

EMQTT支持ACL控制，可以实现对Topic订阅及发布权限的控制。当客户端订阅或发布消息时，EMQTT服务器会根据ACL配置判断用户是否有权限订阅或在Topic上发布消息。

ACL规则同样支持以配置文件、MySQL、Redis、HTTP等方式实现。但配置文件中所配规则，必需重新加载MQTT才能生效，对于有较多动态Topic的场景，并不适合。

MySQL鉴权需要用户创建一张权限表，并将Topic的权限信息写入数据库，EMQTT服务器会执行一条查询语句来插判断该客户端是否有权限。

Redis鉴权与MySQL鉴权类似，也需要预先在将Topic的权限信息写入Redis，EMQTT会执行一条Redis命令来判断是否有权限。MySQL和Redis鉴权都可以处理简单的鉴权问题，对于需要额外逻辑进行鉴权的场景，可以使用HTTP方式鉴权。

与HTTP认证一样，EMQTT服务器也会通过发送一条鉴权请求来判断客户端是否有权限，如：

GET /mqtt/auth?clientid=hbmqtt%2FY78%5CX7NV81pt%3Fa0w&username=xxxxxxxxx&password=xxxxxx&topic=test%2Faaa&access=1 HTTP/1.1
    content-type: application/x-www-form-urlencoded
    content-length: 77
    te: 
    host: 127.0.0.1:8070
    connection: keep-alive

服务器可以通过回复200 OK授权或者4XX错误拒绝。注：superuser不受ACL控制，EMQTT会默认允许superuser的订阅和发布行为。

### 7、MQTT 客户端使用 ###

![439935245cf54906bae176c34eb6abb8.png][]

MQTT 应用通常需要基于 MQTT 客户端库来实现 MQTT 通信。目前，几乎所有常见语言都有对应的MQTT客户端实现，不同的客户端实现，可能对MQTT标准的支持程度不同，可以在官网上查询到所有的客户端列表。

这里我们以Python的paho-mqtt为例，以下代码实现了订阅、发布消息的功能：

import paho.mqtt.client as mqtt
    
    def on_connect(client, userdata, flags, rc):
       # rc为0时代表连接成功
       if rc == 0:
           client.subscribe('userdomains/#')
    
    def on_subscribe(client, userdata, mid, granted_qos):
       client.publish('userdomains/xxx', 'hello')
    
    def on_message(client, userdata, msg):
       print(msg.topic+' '+str(msg.payload))
    
    if __name__ == '__main__':
       client = mqtt.Client()
       client.username_pw_set('xxxxxxxxx', 'xxxxxxxx')
       client.on_connect = on_connect
       client.on_message = on_message
       client.on_subscribe = on_subscribe
       client.connect("127.0.0.1", 1883, 60)
       client.loop_forever()

### 8、总结 ###

与CometD相比，MQTT协议更简单，网络开销也远小于CometD，并且提供了丰富的语言支持，无论是前端语言JavaScript，还是后端语言Java、php、C++等都有原生的客户端。对于第三方来说，学习和使用成本都降低不少。

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[VC_..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_article_details_124272585]: https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585
[C_..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_article_details_125529931]: https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931
[C_..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_article_details_131405795]: https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795
[C_C_..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_category_11931267.html]: https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.html
[..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_category_12458859.html]: https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12458859.html
[..._icon-default.png_t_N7T8_icon-default.png_t_N7T8_https_blog.csdn.net_chenlycly_category_2276111.html]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/e40a30de18ec4fe0a240781ade2e2b45.png
[c262d0dd6edb4cefb19bf3dafb5d6e8b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/922cffa0fd5b463eb8c68cd665e33860.png
[124463c9b47b44ef973879dd0d29ea87.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/66cee1634ece45a483f71e43093b75f9.png
[1644c956499443678a3b39df30445897.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/8495e45a07cd4da08e5c621cee35d35e.png
[f641473c1b72409b8a7698a753393e77.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/0de85baeca9940d09f6e8bdf5b9e7033.png
[36640d27c9ab4e009812976fdcc07cb1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/1923c3bcbfe240baaedb224c695998aa.png
[MQTT _ _ EMQ]: https://www.emqx.com/zh/mqtt-guide/#mqtt-basics
[0daa8ec51fa842e1a7a5861a8e22d0ad.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/5ace7c661ecf46ec9a6f645a0884e76f.png
[67c8d7d339c54febb132f84f7eff29a9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/a200ec857b0148f6b82a53747b606723.png
[8e9a335705cb4cc8b12402b1446a7d27.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/c4149253a4a741b79d0bf9b8511b7646.png
[33551b6124d842b7aec32c281b65cd70.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/a9e71b36ce4340b0a3f887d9fea397b9.png
[439935245cf54906bae176c34eb6abb8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/0f344cc2694446fa88e54e8c8939f08b.png