MQTT消息实例_mqtt实例

一、简述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

二、设计规范

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

（1）精简，不添加可有可无的功能；

（2）发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；

（3）允许用户动态创建主题，零运维成本；

（4）把传输量降到最低以提高传输效率；

（5）把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；

（6）支持连续的会话控制；

（7）理解客户端计算能力可能很低；

（8）提供服务质量管理；

（9）假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

三、主要特性
 MQTT协议工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。

这一点很类似于XMPP，但是MQTT的信息冗余远小于XMPP，,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。

（2）对负载内容屏蔽的消息传输。

（3）使用TCP/IP提供网络连接。

主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同了。

（4）有三种消息发布服务质量：

“至多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。

“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

“只有一次”，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次。

（5）小型传输，开销很小（固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量。

这就是为什么在介绍里说它非常适合“在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集”，要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了。

（6）使用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

Last Will：即遗言机制，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。

三、实战

发布端：

# coding: utf-8
import json

from sanic import Sanic
from sanic.response import json as sanicjson
import paho.mqtt.client as mqtt

mqtt_client_id = "auto_sis_server_dev"

wms_config = {}

mqtt_address = wms_config.get("mqtt_address", '192.168.2.134')

mqtt_port = wms_config.get("mqtt_port", 1883)

order_id = '0'

op_name = 'admin'

start = 1

total_position = 1

# 料架单板孔位数量
board_position_num = 28


class MQTTClient:
    # 初始化连接池
    _MqttInstance = None
    _init__flag = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._MqttInstance is None:
            cls._MqttInstance = object.__new__(cls)
        return cls._MqttInstance

    def __init__(self, client_id, clean_session, mqtt_address, mqtt_port):
        # 只允许初始化一次
        try:
            self._client = mqtt.Client(client_id=client_id, clean_session=clean_session)
            self._client.username_pw_set(client_id, client_id + "-123")
            self._client.connect(mqtt_address, mqtt_port, 62)
            self._client.reconnect_delay_set(min_delay=1, max_delay=2000)
            self._init__flag = True
        except:
            raise ConnectionError("EMQX connect error")

    def getClient(self):
        return self._client


class ShelfBase(object):

    @staticmethod
    def mate_in(total_position):
        for position in range(start, total_position + start):
            label_code = 'BQHZ2500016%06d' % position
            mate_info = {'save_id': label_code, 'part_num': '11219936-00', 'lot_code': '888888'}
            res_data = json.dumps({'mate_info': mate_info}, ensure_ascii=False)
            client.publish('zhen/test/', res_data, qos=2)


app = Sanic("app")


@app.route("/index", methods=['POST', 'GET'])
async def index(request):
    '''http://192.168.2.208:8088/index 请求url
    :param request body: {"cmd": "mate_in"}
    :return: dict
    '''
    data = request.json
    if data.get('cmd') == 'mate_in':
        ShelfBase.mate_in(total_position)
    else:
        return sanicjson({'status': 0, 'msg': "error"})

    return sanicjson({'status': 1, 'msg': "Success"})


if __name__ == '__main__':
    client = MQTTClient(mqtt_client_id, clean_session=True, mqtt_address=mqtt_address, mqtt_port=mqtt_port).getClient()
    client.loop_start()
    app.run(host='0.0.0.0', port='8088')

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订阅端：

import paho.mqtt.client as mqtt

MQTTClientID = "auto_sis_server_dev1"

wms_config = {}

mqtt_address = wms_config.get("mqtt_address", '192.168.2.134')

mqtt_port = wms_config.get("mqtt_port", 1883)


class MQTTClient:
    # 初始化连接池
    _MqttInstance = None
    _init__flag = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._MqttInstance is None:
            cls._MqttInstance = object.__new__(cls)
        return cls._MqttInstance

    def __init__(self, client_id, clean_session, mqtt_address, mqtt_port):
        # 只允许初始化一次
        try:
            self._client = mqtt.Client(client_id=client_id, clean_session=clean_session)
            self._client.username_pw_set(client_id, client_id + "-123")
            self._client.connect(mqtt_address, mqtt_port, 62)
            self._client.reconnect_delay_set(min_delay=1, max_delay=2000)
            self._init__flag = True
        except:
            raise ConnectionError("EMQX connect error")

    def getClient(self):
        return self._client


# 接收到的MQTT消息统一处理
def onMessage(client, userdata, msg):
    mqtt_msg_payload = str(msg.payload.decode('utf-8'))
    print("订阅的MQTT消息：{}".format(mqtt_msg_payload))


# 注册需要订阅的 MQTT 消息头
def onConnect(client, userdata, flag, rc):
    print("MQTT Connect with the result code " + str(rc))
    client.subscribe('zhen/test/', qos=2)


if __name__ == '__main__':
    client = MQTTClient(MQTTClientID, clean_session=True, mqtt_address=mqtt_address, mqtt_port=mqtt_port).getClient()
    while True:
        client.on_connect = onConnect
        client.on_message = onMessage
        client.loop_start()

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tips：
1、emqt有最大消息体限制，默认1M，超出限制mqtt会掉线。