基于MQTT协议进行应用开发

官方协议有句如下的话来形容MQTT的设计思想：

“It is designed for connections with remote locations where a "small code footprint" is required or the network bandwidth is limited.”

MQTT：开源、可靠、轻巧、简单，MQTT的传输格式非常精小，最小的数据包只有2个比特，且无应用消息头。

MQTT可以保证消息的可靠性，它包括三种不同的服务质量（最多只传一次、最少被传一次、一次且只传一次），如果客户端意外掉线，可以使用“遗愿”发布一条消息，同时支持持久订阅。MQTT在物联网以及移动应用中的优势有：

可靠传输。MQTT可以保证消息可靠安全的传输，并可以与企业应用简易集成。
消息推送。支持消息实时通知、丰富的推送内容、灵活的Pub-Sub以及消息存储和过滤。
低带宽、低耗能、低成本。占用移动应用程序带宽小，并且带宽利用率高，耗电量较少。
因此MQTT被广泛应用于物联网。

源码位置，可下载时间最新的CODE：http://mosquitto.org/files/source/

截止到2016年6月，最新的code为：

mosquitto-1.4.9.tar.gz

虚拟机搭建MQTT环境，进行MQTT初体验

参考：http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/39252653

安装：

# 下载源代码包

wget http://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.4.9.tar.gz

# 解压

tar zxfv mosquitto-1.4.9.tar.gz

# 进入目录

cd mosquitto-1.4.5

# 编译

make

# 安装

sudo make install

安装mosquitto时候出现这样的问题

1.mosquitto_internal.h:51:20: error: ares.h: No such file or directory

其实是因为它新加的功能的原因。打开config.mk文件。

吧WITH_SRV:=yes 改成WITH_SRV:=no 就可以编译了

或者sudo apt-get install libc-ares-dev

找不到libmosquitto.so.1

error while loading shared libraries: libmosquitto.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory

【解决方法】——修改libmosquitto.so位置

# 创建链接

sudo ln -s /usr/local/lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib/libmosquitto.so.1

# 更新动态链接库

sudo ldconfig

简单测试

一个完整的MQTT示例包括一个代理器，一个发布者和一个订阅者。测试分为以下几个步骤：

【1】启动服务mosquitto。

【2】订阅者通过mosquitto_sub订阅指定主题的消息。

【3】发布者通过mosquitto_pub发布指定主题的消息。

【4】代理服务器把该主题的消息推送到订阅者。

【测试说明】

测试环境：ubuntu 14.04 虚拟机

在本例中，发布者、代理和订阅者均为localhsot，但是在实际的情况下三种并不是同一个设备，在mosquitto中可通过-h(--host)设置主机名称(hostname)。为了实现这个简单的测试案例，需要在linux中打开三个控制台，分别代表代理服务器、发布者和订阅者。

启动代理服务

mosquitto -v

【-v】打印更多的调试信息

订阅主题

mosquitto_sub -v -t SmartAudio_zhangling

【-t】指定主题，此处为SmartAudio_zhangling

【-v】打印更多的调试信息

root@ubuntu:/opt/mqtt/mosquitto-1.4.10/src# ./mosquitto -c ../mosquitto.conf

1474336624: mosquitto version 1.4.10 (build date 2016-09-19 18:55:57-0700) starting

1474336624: Config loaded from ../mosquitto.conf.

1474336624: Opening ipv4 listen socket on port 1883.

1474336624: Opening ipv6 listen socket on port 1883.

1474336624: Error: Invalid user 'mosquitto'.

root@ubuntu:/opt/mqtt/mosquitto-1.4.10/src#

解决方法：

1.修改配置文件:mosquitto.conf ，增加登录的用户

2.执行 adduser mosquitto

发布消息

mosquitto_pub -t SmartAudio_zhangling -m 12

【-t】指定主题

【-m】指定消息内容

【-f】是可以发送文件

通过-f传递的文件上限默认是256M。逻辑中有对文件大小的判断，超过256M的文件则不传。不知道这里如果吧这个值修改更大，会不会产生影响，笔者没有尝试，因为传7M的文件都感觉很慢。（这个问题在MQTT协议介绍中可以得到答案，MQTT文件长度的表示是用1至4个字节来表示，而其表示长度的方式又有特殊的加密方式，按照这种方式，其最大表示的长度为256M）

如果不是在同一个设备，可通过-h指定代理的IP。

（另外还有一个mosquitto_passwd，用于管理密码，应该是关闭SSL的原因）

运行结果

当发布者推送消息之后，订阅者获得以下内容

=======================mosquitto部分，嵌入音箱端及手机微信端，可实现广域网内手机微信对音箱的控制=================================

服务器部分

mosquitto服务器部分，肖同学负责搭建好。音箱端与手机端pub和sub都是通过服务器进行消息传递。IP地址为"120.76.30.18"；

音箱部分

进入网络模式下，则需要开启一个线程，用来开启mosquitto subscribe 订阅一个主体。一个音箱实体对应一个主体。其他客户端可通过这个主题，来与音箱端实现链接。

本项目，定义的主题名字利用音箱的物理地址的唯一性，如SmartAudio_MacAddress。

手机微信部分

而，手机客户端如何得知音箱端这个主题，方法一，是微信客户端有提供对应开发包，局域网设备发现，但是这个功能依赖微信端，尚不稳定，最后并没采用；

方法二：将主题生成二维码，贴在音箱上。目前采用方法二。

而协议约定客户端名字，可以是b_MacAddress。

而手机微信部分是客户端IOS/Android同仁负责，这里不作介绍。

下面主要介绍音箱部分移植mosquitto进行应用开发的内容：

开启订阅主题线程

pthread_create(&mosquitto_client_thread_id, NULL, mosquitto_sub_start, NULL)

mosquitto_sub_start 是利用mosquitto sub的源码加以修改。

核心内容是，

两个回调函数的注册

mosquitto_connect_callback_set(mosq, my_connect_callback);
mosquitto_message_callback_set(mosq, my_message_callback);

其中my_connect_callback是mosquitto_loop_forever这个一直存在的循环函数在收到服务器传递回来CONNACK信息（见_mosquitto_handle_connack），则会被触发，用来呼叫mosquitto_subscribe完成订阅。

其中my_message_callback则是用于音箱端应用程序的开发，用来接收手机微信端传递过来的内容。与手机客户端定义交互的协议，用于控制音箱的推歌、上下首切换、音源切换、网络模式的切换、音量大小的改变等等。

交互的内容采用json包，因此需要进行json包的解析和封装。

正确完成音箱端的订阅，

注意设定好：

cfg.port = 1883;

cfg.topics[cfg.topic_count-1] = strdup(deviceName);

cfg.host = strdup(serverIp); //服务器地址

这里初始化了一个属于音箱端全局的mosq，可用它关联pub和sub；（pub和sub共用一个全局mosq即可，并不需要分别申请一个mosq）

音箱端部分，需要pub消息给手机微信端。采用mosquitto_pub_start发送消息。这个不同于sub是一个一直存在的线程，pub属于一次性，消息传递完毕即结束。

mosquitto_pub_start 中全局变量pub_topic ，在mosquitto_sub_start里面有初始化。