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MQTT

Lectura de ayuda chachi

Referencia -> aquí

MQTT es un protocolo de mensajería para IoT, que va montando sobre la capa TCP, pensado para comunicaciones M2M.

Arquitectura

Se compone de dos elementos, Broker y Clientes

  • Es el único que sabe que cliente está suscrito a cada topic, luego los clientes son independientes.
  • Puede almacenar mensajes hasta que los lea el o los suscriptores.
  • Cada cliente abre una conexión MQTT con el broker (algo asi como un socket).
  • Los hay de dos tipos: Publisher (manda mensajes) y Subscriber (recibe mensajes)

Consiste en el patrón Pub/Sub (publicación / suscripción):

  • Normalmente solo un cliente publica en un topic dentro del broker.
  • Un cliente o varios le dicen al broker a que topic se suscriben.

Arquitectura MQTT

Imagen sacada de aquí

Mensajes

Se envían mensajes asíncronamente. Del publisher al broker y del broker a los subscribers.

Básicamente la conexión de un cliente con el broker, es un socket TCP. Pero se permite también la conexión sobre WebSockets.

Se puede usar en páginas web

Si usas MQTT sobre Websockets, entonces podrás conectar una página web por MQTT.

AMQP no permite esto.

Para nosotros, consisten solo en topic + payload.

  • Sería como el endpoint en cliente / servidor.
  • Es el contenido del mensaje.
  • Es de tipo de tipo String.
Siendo rigurosos

Tienen 3 partes:

  1. Encabezado fijo -> 2B (2 Bytes), es obligatorio
  2. Encabezado variable -> 4b (4 bits), no es obligatorio.
  3. Mensaje (payload) -> Hasta 2-4 kB (teoricamente hasta 256MB).

Cada mensaje tiene también QoS, permitiendo información fiable (o no). Hay 3 grados de QoS:

  • Enviar solo 1 vez.
  • Puede que se pierda mensaje.
  • Permite al menos 1 reenvío.
  • Se garantiza entrega del mensaje, pero puede haber duplicidad.
  • Llega 1 vez.
  • Se garantiza que el mensaje llega 1 sola vez.

¿Porque no usamos solo QoS 2?

A mayor calidad, menos rendimiento.

Topic

Un topic es el asunto / tema del mensaje.

Van jerarquizados, separados por / y dentro de categorías.

Definir un topic para tu tv del salón
  • La thing sería tv
  • Está dentro de la categoría salón
  • Esta a su vez en la categoría casa
  • El topic podría ser /casa/salon/tv

Un cliente (o varios) se pueden suscribir a uno o varios topic. Existen dos operadores para ayudar a las suscripciones, + y #.

  • Sustituye categorías / niveles intermedios
  • /casa/+/tv equivale a suscribirse a todos los topic tv de /casa
  • Sustituye categorías / niveles inferiores
  • /casa/# equivale a Suscribirse a todos los topic de /casa

Payload

Es una cadena de texto o strings.

Consejo: Mandar JSON

Una buena estrategia es que tu payload sea un JSON.

MQTT Explorer

Se recomienda usar esta app para poder ver los topics y sus contenidos en un broker, ya sea mosquitto o no.

MQTT Explorer está en Linux, Mac y Windows.

Mosquitto

Mosquitto es un broker Open Source y muy liviano para empezar.

Si se deseara un broker más potente, se recomienda HiveMQ o VerneMQ.

Broker

Docker para levantar Mosquitto
  • Levantar con un contenedor docker, para no tener que instalar nada.
  • Toda la información de este contenedor está aquí -> Contenedor eclipse-mosquitto

Abajo hay lo mínimo para poder levantar un Mosquitto:

  • Se pueda usar desde fuera del Localhost (Mosquitto 2 por defecto no lo deja, hay que habilitarlo).
  • Se han abierto los puertos 1883 para mqtt y 9001 para mqtt sobre websockets.
  • Se pueden ver los logs que sucedan en cada comunicación.
version: '3'

services:
broker:
image: 'eclipse-mosquitto:2'
restart: always
ports:
      - '1883:1883'
      - '9001:9001'
volumes:
      - './mosquitto/config:/mosquitto/config'
      - './mosquitto/data:/mosquitto/data'
      - './mosquitto/log:/mosquitto/log'

# Poder conectar desde fuera del localhost
allow_anonymous true
per_listener_settings true
# Listeners
listener 1883
protocol mqtt
listener 9001
protocol websockets
# Log
log_type all
connection_messages true
log_timestamp true
log_timestamp_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S
websockets_log_level 0

Clientes

Con Mosquitto se puede usar cualquier cliente MQTT. Pero Mosquitto cuenta con clientes CLI. Para instalarlos basta con

sudo apt install mosquitto-clients

Ahora abrimos 2 terminales en el cliente, uno para ser usado como publisher y otro suscriber

Comando para suscribirse a un topic:

  • -h <broker> indica el host / ip del broker.
  • -t <topic> indica el topic al que se va a suscribir.
mosquitto_sub -h <broker> -t <topic>

Comando para publicar en un topic:

  • -h <broker> idem que antes.
  • -t <topic> idem que antes.
  • -m <mensaje> mensaje que se envía al topic (debe ir entre comillas dobles).
mosquitto_pub -h <broker> -t <topic> -m <mensaje>

Hola mundo

  1. Supón que tienes el broker en la ip 192.168.1.110.
  2. Abre dos terminales, una para el subscriber y otra para el publisher.
  3. En el subscriber te vas a subscribir a todos los topics.
  4. Con la opción -v se puede ver a que topic procede el payload.
  5. Con el publisher vas publicar en el topic /casa/salon/temperatura el mensaje "Hola mundo, hace 25ºC".
mosquitto_sub -v -h 192.168.1.110 -t /casa/salon/temperatura

mosquitto_pub -h 192.168.1.110 -t /casa/salon/temperatura -m "Hola mundo, hace 25ºC"