IoT:MQTT+Mosquitto
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议是重要的物联网传输协议
MQTT 作为物联网协议具有很多的优势：
- 异步消息协议
- 面向长连接
- 双向数据传输
- 协议轻量级
- 被动数据获取
MQTT 核心
Broker (MQTT 服务器)
Broker 是 MQTT 传递信息的枢纽，发布者会将信息发布到这里，而订阅者会从这里监听需要的信息。发布者和订阅者之间没有任何联系，都是通过 Broker 这个代理人来进行信息的互动。
Topic (主题)
主题是信息类型的标记，一般情况下主题是类似于文件系统的目录结构 assistant/light/bedroom, 你可以把 Broker 想象成一个存放信息的大仓库，而这个主题下的信息，就是存放在 assistant 区，light 货架上的 bedroom 层。不过 MQTT 服务器并没有规定 topic 的规则，只要发布者和订阅者协商一致，任何字符串都可以当做主题。
Publish (发布)、Subscribe (订阅)
发布者将要发布的信息传送给MQTT服务器的某个主题下，订阅者可以监听对应的主题并读取信息
MQTT 信息
传输质量
MQTT中定义了三种传输质量（发布者和订阅者在与服务器通讯的过程中可以指定对应的质量）。
- 0：信息仅被传输一次，对于信息是否被收到不做任何确认。
- 1：信息可能被传输若干次，只有当信息收取者确认收到后才停止传输。
- 2：通过额外的4次握手过程，保证信息仅被传输一次，并且接收者收到了信息。
信息保留
每条发布的消息可以设置成保留（Retained）——意味着MQTT服务器在将这条信息发送给对应主题的当前订阅者之后，还会保留这条信息，这样当新的订阅者连接服务器时，会收到这条消息。
信息保留机制，对于那些非频繁更新的信息比较有用，这样新的订阅者就能收到当前的状态——比如一个温度传感器，每小时发送当前温度给MQTT服务器；另一个想要获知温度的程序连接MQTT服务器时，可能需要等一个小时才能得到当前温度；当温度传感器发送的消息代有信息保留（Retain）属性时，就不会发生这种情况了。
Will消息
客户端连接 MQTT 服务器时，可以告知服务器它有一个 Will 消息（遗嘱）—— Will 消息将在这个客户端非正常断开时被发布。
比如，一个 MQTT 的灯，可以通过Will消息告知控制端，自己已经断开连接了（OffLine）。
保持连接
MQTT 采用 TCP 协议作为通讯基础，TCP很容易在一方突然断电时形成另一方以为连接还有效的状态。同时，因为MQTT传输内容的性质，很可能长时间没有客户端与服务器端的实际内容通讯——简单来说，就是系统无法分辨连接已经断了还是真实没有通讯。
因此，在MQTT中有类似 ping 的机制，客户端发送 ping，服务器端进行回应。同时，在客户端与服务器端建立连接时，可以设置保持连接（KeepAlive)——约定在多少秒之内，若客户端没有任何消息（包括 ping）发送给服务器端，服务器端就认为这个连接已经断了。
主题通配符
在订阅消息时，订阅者订阅的主题名称可以使用通配符。MQTT协议的通配符有两个，+ 和 #。
+ 代表主题名称中的一级；# 代表主题名称中若干级。
例如：
a/b/+/d：可以收到主题“a/b/c/d”或者“a/b/x/d”上的消息，但不能收到“a/b/x/y/d”上的消息。
a/b/#/d：可以收到主题“a/b/c/d”、“a/b/x/d”、“a/b/x/y/d”上的消息
客户端认证
- MQTT服务器可以设置为允许匿名登录——这时，所有客户端不需要认证即可登录服务器。
- MQTT服务器可以设置成需要用户名密码——这时，提供正确用户名和密码的客户端可以登录服务器。
- MQTT服务器可以设置成加密通讯，并且需要客户端证书——这时，提供能通过验证的证书文件的客户端可以登录服务器（用户名为证书信息中的CN，Common Name）
MQTT 服务
Mosquitto
Eclipse Mosquitto 是实现 MQTT 协议版本5.0、3.1.1 和 3.1 的开源消息代理（经EPL / EDL许可）。 Mosquitto 非常的轻巧，在从低功耗单板计算机到完整服务器的所有设备上都可以使用。Mosquitto 项目还提供了一个 C 库， 用于实现 MQTT 客户端。你可以方便的使用命令行 mosquitto_pub 和 mosquitto_sub 来发布、订阅主题。
下载安装
配置
Mosquitto 服务的配置文件为 /etc/mosquitto/mosquitto.conf，但一般情况下，我们不会去修改这个文件，而是将需要配置的内容新建文件保存在 /etc/mosquitto/conf.d/ 目录下。
在缺省情况下，Mosquitto 服务是允许匿名用户发布和订阅信息的，我们需要将其改成用户通过用户名和密码，以保证安全。
创建文件 /etc/mosquitto/passwd，并增加用户 ssbun，设置密码
1 | sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd ssbun |
如果没有
-c参数，代表不新建文件，而是在原文件中增加新的用户，或修改原来用户的密码。
新建文件 /etc/mosquitto/conf.d/allow.conf，内容为：
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/passwd
更多的配置，可以参考官方文档
调试使用
mosquitto_sub - 监听指定主题下的消息
| 常用参数 | 作用 |
|---|---|
| -h | 连接的服务器 |
| -p | 连接的端口号（缺省为1883） |
| -u | 用户名 |
| -P | 密码（注意P为大写） |
| -V | 协议版本号（注意V为大写） |
| -t | 主题名称，可以使用通配符#和+ |
| -v | 输出主题+监听到的消息（否则仅输出监听到的消息） |
例如，以下命令使用用户 pi、密码 123，连接到 10.0.1.105 的 1883 端口，监听所有的主题，打印出对应的内容：
1 | mosquitto_sub -t "#" -v -u pi -P 123 -h 10.0.1.105 |
mosquitto_pub - 向指定的主题发送消息
| 常用参数 | 作用 |
|---|---|
| -h | 连接的服务器 |
| -p | 连接的端口号（缺省为1883） |
| -u | 用户名 |
| -P | 密码（注意P为大写） |
| -V | 协议版本号（注意V为大写） |
| -t | 主题名称 |
| -m | 消息体 |
例如，以下命令在 hello/world 主题位置发布消息 Hello, World
1 | mosquitto_pub -t hello/world -m "Hello, World" -h 10.0.1.105 -u pi -P 123 |
