图解MQTT概念、mosquitto编译和部署 ，写代码，分别使用外网和本地服务器进行测试

前沿提要：

MQTT是什么不知道？

看这一篇：https://www.cnblogs.com/happybirthdaytoyou/p/10362336.html

阿里云官网玩不转？

看这一篇： https://www.cnblogs.com/happybirthdaytoyou/p/14065294.html

不会用代码连接阿里云？

看这一篇：https://www.cnblogs.com/happybirthdaytoyou/p/14074606.html

《1》

MQTT是什么？

两个客户端A和B，服务器负责中转消息。A订阅的话题,或者叫主题，即Topic，如果B也向服务器发送一条消息，且这个消息内含的主题就是A订阅过的主题，那么A就会收到B的这条消息。

上图看了俩软件界面，这就相当于俩客户端了，我上图的用意是让一个客户端订阅对方要发布消息的主题，这样一方就能收到另一方的消息了，

本质上这个消息是MQTT服务器负责转发过来的，两个客户端口并不直接通信，是间接通信。

参考： https://www.cnblogs.com/yangfengwu/p/7764667.html

下图是可用的MQTT测试服务器

《2》

mosquitto在Linux环境下的部署

转自 https://blog.csdn.net/lee_xuwei/article/details/95315936

使用传统源码安装步骤：

步骤1：

• http://mosquitto.org/files/source/  官网下载源码 mosquitto-1.6.3.tar.gz，放到Linux环境中。

• 解压（tar -xzvf mosquitto-1.6.3.tar.gz）。

• 进入解压后的目录内，找到主要配置文件config.mk，其中包含mosquitto的安装选项，

• 需要注意的是，默认情况下mosquitto的安装需要OpenSSL（一个强大的安全套接字层密码库）的支持，

• 若不需要SSL，则需要关闭config.mk里面与SSL功能有关的选项（WITH_TLS、WITH_TLS_PSK）。

步骤2：

• make

• make install(需要root权限），这里编译失败出现了一个问题：

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

所以问题很清楚，没有找到这个动态链接库。遇到这种问题就有两种情况：
1）确实没有这个库或者库的版本不对  。    2）这个库所在的路径不在系统查找范围内。

笔者感觉这个库名字很眼熟，果然在“make install”命令执行的打印信息中发现蛛丝马迹：
“install -s --strip-program=strip libmosquitto.so.1 /usr/local/lib/libmosquitto.so.1”
笔者在这个路径下，找到了该动态库，说明现在的问题应该是属于第二种情况（而且是官方的代码，也不应该会犯第一种问题），于是在网上找到了解决方案。

1) 如果共享库文件安装到了/lib或/usr/lib目录下, 那么需执行一下ldconfig命令。
       ldconfig命令的用途，主要是在默认搜寻目录(/lib和/usr/lib)以及动态库配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录下，搜索出可共享的动态链接库(格式如lib*.so*)， 进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的连接和缓存文件。 缓存文件默认为/etc/ld.so.cache， 此文件保存已排好序的动态链接库名字列表。
2) 如果共享库文件安装到了/usr/local/lib(很多开源的共享库都会安装到该目录下)或其它"非/lib或/usr/lib"目录下， 那么在执行ldconfig命令前，还要把新共享库目录加入到共享库配置文件/etc/ld.so.conf中，如下：（需要root权限执行下面命令）
# cat /etc/ld.so.conf
include ld.so.conf.d/*.conf
# echo "/usr/local/lib" >> /etc/ld.so.conf
# ldconfig

（详情参阅http://blog.chinaunix.net/uid-26212859-id-3256667.html）
这里笔者就是使用第二种情况的办法，成功完成编译。

完成后会在系统命令行里发现mosquitto、mosquitto_sub、mosquitto_pub三个工具，（网上说有四个，还有一个mosquitto_passwd，用于管理密码，应该是没关闭SSL的原因），

分别用于启动代理、订阅消息和发布消息。

图示：我的ubuntu内相应文件夹所在路径

测试

步骤1：开启一个终端：输入“mosquitto”命令,结果如下图，服务启动，因为一直监听，所以不会看到命令行。
                                                               
输入“mosquitto”如果报错，发现报错是端口已被使用，可以使用 "ps -e "查看进程和“netstat -apn | grep :1883”来查看谁占用端口，可使用“kill -s 9 pid号”杀死该进程，然后重新输入“mosquitto”命令即可得到上图正确结果。

步骤2：开启第二个终端，输入“mosquitto_sub -t 主题名 -i 用户名”，（后面的“-i 用户名可省略”）例如：mosquitto_sub -t mqtt        结果如图，由于一直监听，所以也不会看到命令行。

步骤3：开启第三个终端，输入“mosquitto_pub -t 主题名 -i 用户名 -m 要发送的消息”
（如果要发送的消息中有空格，需用引号括起来）
例如：mosquitto_pub -h localhost -t mqtt -m "hello world"
则第二个终端可以收到这条信息。笔者看到其命令行有文件传输，又尝试传一个文件（内容只有一句话），第二个终端会直接显示文件的内容（截图中“hello World”下面的那句话就是）。尝试一个大文件的传输，将一个7M的书传过去，首先是可以传，但是第二个窗口显示的全是乱码，传输的速度也是一个问题。

         
这里之所以会想到传文件是因为看到mosquitto_pub的命令参数中有关于把文件当做message传输的记录，
这里的文件上限默认是256M。逻辑中有对文件大小的判断，超过256M的文件则不传。不知道这里如果把这个值修改更大，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）

测试总结

三个终端，一个用来开启服务，一个执行mosquitto_sub来订阅消息，与服务器保持长连接，随时接收来自服务器推送的消息，最后一个终端则用来发布消息。这个测试的结果现在是正确的，但仍存在局限性，还有以下几个问题需要注意：
1）了解mosquitto_sub和mosquitto_pub命令背后是如何执行的，需要修改，订阅端的处理肯定不能仅仅是显示内容 到标准输出上。
2）了解mosquitto命令的逻辑，这里包含的内容很多，估计也是最难的。
3）这里的实验是在本地传输，需要做一个客户端出来（客户端可能是Android端或者MCU端），看是否可以正常传输，还有就是能传多大的数据，允许同时连入的客户数有多少（据说是20000以上）。

================================我的实操======我的实操==============================

使用ubuntu内的本地服务器测试：

也可以连接到通信猫的mqtt服务器：

ubuntu内的一个mqtt客户端进程向“pu”主题发布消息后， =》 ubuntu内的另一个mqtt客户端进程可以收到该消息，同时windows上的通信猫软件上的mqtt客户端也可以收到该消息。

下面贴上我的实验代码

makfile

.PHONY : rebuild clean $(TARGET) 

src = $(wildcard ./*.c)
CFLAGS += -I.
LIB += -lpthread -L/usr/local/lib/ -lmosquitto
CC = gcc
TARGET = HELLO-MQTT.out
OBJS := $(patsubst %.c,%.o,$(src))

$(TARGET) : $(OBJS)
    $(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@  $(LIB) 

$(OBJS) : %.o : %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $^ -o $@   

clean :
    $(RM)  $(OBJS)
    $(RM)  $(TARGET)
    @echo "clean"

rebuild : clean  $(TARGET)
    @echo "rebuild"

pub.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mosquitto.h>
#include <string.h>

//#define HOST "localhost"  //可以改为自己MQTT的服务器地址 如：#define HOST "l06.xxx.xxx.xxx" 

#define ubuntu_lcoal_server  "127.0.0.1"
#define mqtt_test_server     "120.76.100.197"       //  you can also use "test.mosquitto.org"  1883       

#ifndef local
    #define HOST  mqtt_test_server
    #define PORT  18831
#else
    #define HOST  ubuntu_lcoal_server
    #define PORT  1883
#endif

#define topic   "pu"

#define KEEP_ALIVE 60

#define MSG_MAX_SIZE  512

bool session = true;

int main()
{
    char buff[MSG_MAX_SIZE];
    struct mosquitto *mosq = NULL;
    //libmosquitto 库初始化
    mosquitto_lib_init();
    //创建mosquitto客户端
    mosq = mosquitto_new(NULL,session,NULL);
    if(!mosq){
        printf("create client failed..\n");
        mosquitto_lib_cleanup();
        return 1;
    }
    //连接服务器
    if(mosquitto_connect(mosq, HOST, PORT, KEEP_ALIVE)){
        fprintf(stderr, "Unable to connect.\n");
        return 1;
    }

    int loop = mosquitto_loop_start(mosq);
    if(loop != MOSQ_ERR_SUCCESS)
    {
        printf("mosquitto loop error\n");
        return 1;
    }
    while(fgets(buff, MSG_MAX_SIZE, stdin) != NULL)
    {
                /*发布消息 topic 主题："pu"*/
                mosquitto_publish(mosq,NULL, topic ,strlen(buff)+1,buff,0,0);
                memset(buff,0,sizeof(buff));
    }
    mosquitto_destroy(mosq);
    mosquitto_lib_cleanup();
    return 0;
}

sub.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mosquitto.h>
#include <string.h>

//#define HOST "localhost"  //可以改为自己MQTT的服务器地址 如：#define HOST "106.xxx.xxx.xxx"  

#define ubuntu_lcoal_server  "127.0.0.1"
#define mqtt_test_server     "120.76.100.197"

#ifndef local
    #define HOST  mqtt_test_server
    #define PORT  18831
#else
    #define HOST  ubuntu_lcoal_server
    #define PORT  1883
#endif

#define KEEP_ALIVE 60

bool session = true;

void my_message_callback(struct mosquitto *mosq, void *userdata, const struct mosquitto_message *message)
{
    if(message->payloadlen){
        printf("%s %s", message->topic, message->payload);
    }else{
        printf("%s (null)\n", message->topic);
    }
    fflush(stdout);
}

void my_connect_callback(struct mosquitto *mosq, void *userdata, int result)
{
    int i;
    if(!result){
        /* Subscribe to broker information topics on successful connect. */
    printf(" Connect Success !\n");
        mosquitto_subscribe(mosq, NULL, "pu", 2); //topic 主题："pu"
    }else{
        fprintf(stderr, "Connect failed\n");
    }
}

void my_subscribe_callback(struct mosquitto *mosq, void *userdata, int mid, int qos_count, const int *granted_qos)
{
    int i;
    printf("Subscribed (mid: %d): %d", mid, granted_qos[0]);
    for(i=1; i<qos_count; i++){
        printf(", %d", granted_qos[i]);
    }
    printf("\n");
}

void my_log_callback(struct mosquitto *mosq, void *userdata, int level, const char *str)
{
    /* Pring all log messages regardless of level. */
    printf("%s\n", str);
}

int main()
{
    struct mosquitto *mosq = NULL;
    //libmosquitto 库初始化
    mosquitto_lib_init();

    //创建mosquitto客户端
    mosq = mosquitto_new(NULL,session,NULL);
    if(!mosq){
        printf("create client failed..\n");
        mosquitto_lib_cleanup();
        return 1;
    }

    //设置回调函数，需要时可使用
    //mosquitto_log_callback_set(mosq, my_log_callback);
    mosquitto_connect_callback_set(mosq, my_connect_callback);
    mosquitto_message_callback_set(mosq, my_message_callback);
    //mosquitto_subscribe_callback_set(mosq, my_subscribe_callback);

    //客户端连接服务器
    if(mosquitto_connect(mosq, HOST, PORT, KEEP_ALIVE)){
        fprintf(stderr, "Unable to connect.\n");
        return 1;
    }

    //循环处理网络消息
    mosquitto_loop_forever(mosq, -1, 1);

    //end
    mosquitto_destroy(mosq);
    mosquitto_lib_cleanup();

    return 0;
}

我当前的工作环境

备注：我当前的makefile编译的是pub.c或者是sub.c中的一个，编译pub.c的时候，先不要把sub.c放在当前目录，要不然会编译报错：出现两个main函数。

我的本意是pub.c和sub.c分别编译，得到两个可执行程序，然后一个发布，一个订阅，这样就可以借助MQTT来实现进程间通信了。

PS: 稍微改下makefile也可以的，这样就得到两个可执行程序了。 鉴于我现在只是在整理博客，就不来改了。

Ubuntu上的实验也可以做不少事，

现在有了mqtt, 还可以再加上sqlite、json、在线升级、低功耗处理，等等相关功能模块， 这些都是单片机产品物联网应用场景下常用的且紧密相关的。

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