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今天我们来看一下,MQTT客户端如何与OneNET服务器进行数据通信,发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)他们三者之间是什么样的关系。
OneNET平台的主题
MQTT的服务器端管理着很多主题(topic),发布者是指对某个主题发布消息,订阅者是指订阅不同的主题。
发布者和订阅者都属于客户端,一个客户端既可以是发布者,也可以是订阅者。
发布者针对某个主题发布了一条消息至服务器,服务器会分发给所有订阅了该主题的订阅者。
因此定阅与发布必须要有主题,主题相当于对发送给服务器端的消息进行了分类,只有客户端定阅了某个主题后,才能收到相应主题的payload,才能进行通信。
一个客户端可以向服务器订阅多个主题。
这里阿里云物联网平台就是MQTT的服务器(Broker),手机上的云智能APP和我们做的控制板就属于客户端。
手机控制电灯开关,就是对设备属性进行设置,手机APP端发布了一个控制灯动作的消息,控制板订阅了这个消息,控制板就能收到服务器转发来的这个消息,进而就能实现手机对控制板的控制。
控制板通过温湿度传感器获取室内的温湿度信息,控制板通过发布带有温湿度信息的消息至服务器,手机端因为订阅了此主题的消息,手机端也就可以收到此消息了,对此消息进行解析,进而显示到手机APP中,也就实现了控制板上的温湿度数据的上传,这就是对设备属性的上报。
参考官方的文档,我们得知OneNET平台的主题格式如下:
其中, {pid} 由产品ID替换,我们上文创建的产品ID为:hg8zt6E3LP
。{device-name} 设备名称为:XiaoHaLED
。
下面我们使用 MQTT.fx 软件充当客户端,与OneNET服务器进行通信,我们看看如何发布和订阅消息。
发布消息
MQTT传输的消息分为:主题(topic--区分不同消息)和负载(payload--消息内容)两部分。
通过上面我们知道,如果设备的属性要上报给服务器,那么其主题为:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post
替换产品ID和设备名称之后为:$sys/hg8zt6E3LP/XiaoHaLED/thing/property/post
{
"id": "123",
"version": "1.0",
"params": {
"Runtime": {
"value": 1000
}
}
}
使用 MQTT.fx 软件实现设备属性上报,具体操作如下:
也可以同时改变多个参数:
{
"id": "123",
"version": "1.0",
"params": {
"Runtime": {
"value": 1000
},
"PowerSwitch": {
"value": true
}
}
}
使用 MQTT.fx 软件实现设备多属性上报,具体操作如下:
发布消息需要填写 topic、payload和消息的服务质量等级。
MQTT.fx软件右侧的 QoS0、 QoS1等是消息服务质量等级。
MQTT协议中有三种消息发布服务质量:
QoS0:“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的情况。此级别一般用于环境传感器数据上传,即使丢失一次数据也无所谓,因为一般传感器数据的上传都是周期性的。
QoS1:“至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
QoS2:“只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于对消息丢失和重复不能容忍的场景,比如在计费系统中,此服务质量的消息因为系统开销大,一般物联网平台都是不支持的。
OneNET平台对协议特性支持如下:
MQTT的订阅
通常客户端与MQTT Broker建立连接之后,客户端首先要对其感兴趣的主题进行一下订阅。
比如设备属性设置,下行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set
替换产品ID和设备名称之后为:$sys/hg8zt6E3LP/XiaoHaLED/thing/property/set
下面演示一下,使用MQTT.fx软件订阅设备属性设置的主题,然后使用OneNET控制台中的应用模拟器(模拟一个客户端),当其改变某个属性的时候,MQTT.fx软件会同步收到此主题的消息内容,对此消息进行解析,就可以知道对设备属性设置的指令的具体内容了。
总结
本文介绍了 MQTT协议 ,MQTT协议采用发布/订阅(Publish/Subscribe)模式,该协议主要有三个角色:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。
他们三者的关系如下图所示:
由上图我们可以看出来,消息传递的时候,并不是从消息的发布方直接送达到订阅端,而是经过 MQTT Broker 进行消息的分发。
这种发布/订阅消息模式,提供了一种一对多的消息分发机制,进而实现了应用程序的解耦。
发布者(Publish) 是发送消息的一方,可以为一个应用程序或一台设备。
代理(Broker)(服务器) 是管理消息队列的一方,位于消息发布者和订阅者之间。云端(服务器端)通过主题(Topic)的方式管理各个物联网设备的订阅,实现将设备与设备之间消息进行转发。
订阅者(Subscribe) 是订阅主题的一方,主要用于接收消息。
怎么样?通过上面的描述,物联网的通信过程你明白了吗?