使用go的MQTT Client接入EMQX_golang mqtt client

目录

1. MQTT协议介绍

2. MQTT的client库Eclipse Paho MQTT Go Client

3. Eclipse Paho MQTT Go Client的库介绍

4.使用Eclipse Paho MQTT Go client实现消息发布和订阅

5.参考链接

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1. MQTT协议介绍

MQTT是客户机服务器发布/订阅消息传输协议。它重量轻，开放，简单，设计便于实现。这些特性使它非常适合在许多情况下使用，包括受限的环境，如机器到机器(M2M)和物联网(IoT)环境中的通信，这些环境需要很小的代码占用和/或网络带宽非常高。该协议运行在TCP/IP或其他提供有序、无损、双向连接的网络协议上，这样可以实现双向的消息推送服务。

mqtt协议有如下优点:

• 使用发布/订阅消息模式，提供一对多消息分发和应用程序解耦。
• 与有效负载内容无关的消息传输。
• 信息传递的服务质量控制Qos: “最多一次”，“至少一次”，“精确一次”的三种类型
• 较小的传输开销和最小化的协议交换以减少网络流量。

正因为这些优点，mqtt协议已经作为开发物联网应用的首选。

2. MQTT的client库Eclipse Paho MQTT Go Client

前面的文章我们已经使用emqx搭建了mqtt的broker，该文章我们讲使用Eclipse Paho MQTT Go client来连接emqx，并且进行消息的发布和订阅。

首先安装paho mqtt client的库：

go get github.com/eclipse/paho.mqtt.golang

3. Eclipse Paho MQTT Go Client的库介绍

• 使用Mqtt连接broker, 我们需要创建一个mqtt的Client对象， 查看paho.mqtt.golang的文档，提供了如下创建Client方法：

func NewClient(o *ClientOptions) Client

这里需要传入一个ClientOptions的对象，该对象主要是为Client设置一些参数,我们查看文档的ClientOptions函数列表可以看到，该对象提供了众多参数选项：

•  我们根据ClientOptions的要求，首先使用NewClientOptions构造一个ClientOptions的对象：

opts := mqtt.NewClientOptions()

      通过Options的模式添加选项值，这里我们主要添加上Broker，ClientId和Username，其他的参数可以根据自己的需要自行添加：

clientId := fmt.Sprintf("%s-%d", nodeId, rand.Intn(100000000))
opts.AddBroker("tcp://192.168.1.181:1883").SetClientID(clientId).SetUsername(username)

• 准备好ClientOptions后，我们可以NewClient函数创建Client对象：

mqttClient := mqtt.NewClient(opts)

       查看Client的方法，Client其实是一个接口，该接口提供了如下方法接口：

type Client interface {​  
 
    IsConnected() bool​  
    IsConnectionOpen() bool​ 
 
    Connect() Token​  
    Disconnect(quiesce uint)​  
 
    Publish(topic string, qos byte, retained bool, payload interface{}) Token​ 
 
    Subscribe(topic string, qos byte, callback MessageHandler) Token
 
    SubscribeMultiple(filters map[string]byte, callback MessageHandler) Token
 
    Unsubscribe(topics ...string) Token​  
 
    AddRoute(topic string, callback MessageHandler)​  
 
    OptionsReader() ClientOptionsReader
 
}

        而具体实现Client接口是内部的client的struct结构，具体我们可以通过NewClient方法去源码查看，这里我们不就不展开了。

• 有了MqttClient对象，我们先进行连接到Broker

if token := mqttClient.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
		panic(token.Error())
}

调用连接方法会返回一个Token的对象，我们可以根据token的Wait方法等待操作返回，根据Token的Error方法来检测返回是否有错误。

我看查看一下Token，实际上可以看到Token是一个如下定义的interface，它提供了如下方法：

type Token interface {
 
	Wait() bool
 
	WaitTimeout(time.Duration) bool
 
	Done() <-chan struct{}
 
	Error() error
}

Token接口定义了用于指示操作何时完成的方法，我们可以看到mqtt Client对象的里面好几个方法都返回了Token对象。

Token只是一个interface接口，库提供了多种Token interface的实现，比如Connect操作返回的ConnectToken, Publish方法返回的PublishToken， Subscribe方法返回的SubscribeToken， Unsubscribe方法返回的UnsubscribeToken。他们都实现Token接口

• 创建了mqtt Client对象，完成连接之后，我们可以使用Client的方法来进行消息的收发

func send(mqttClient mqtt.Client, topic string, msg Msg) error {
 
	data, err := json.Marshal(msg)
	if err != nil {
		return MsgMarshalError
	}
 
	fmt.Printf("[%s]send data:%s\n", time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"),msg)
	if token := mqttClient.Publish(topic, 1, false, data); token.Wait() && token.Error() != nil {
		fmt.Println(token.Error())
		return token.Error()
	}
	return nil
}

我们可以通过Client的Publish方法发布消息， 这里我们封装一个发送Json消息的方法：

mqtt中有一个重要的概念叫topic，它跟http协议中的url和消息队列的中的主题有点类似， 他用来识别将消息发送的通道。我们将消息发送该topic的通道之后，当有人通过相同的topic在broker上订阅该消息后， broker会将publish到该topic的消息转发到订阅该topic的客户端上。

我们也可以通过Client的的Subscribe方法来订阅某个topic的消息：

func Subscribe(mqttClient mqtt.Client, topic string, callback mqtt.MessageHandler) error{
	if token := mqttClient.Subscribe(topic, 1, callback); token.Wait() && token.Error() != nil {
		return token.Error()
	}
	return nil
}

订阅topic消息后，我们可以传入一个mqtt.MessageHandler的函数方法， MessageHandler方法签名如下：

type MessageHandler func(Client, Message)

通过该传入该回调方法，我们可以获取到订阅主题的接收的Message消息。

订阅消息后，我们还可以通过Unsubscribe方法来取消topic的订阅

• 当我们要主动断开mqtt Client的连接时，可以使用Disconnect(quiesce uint)方法开关闭连接， quiesce参数表示关闭连接后等待时间。

4.使用Eclipse Paho MQTT Go client实现消息发布和订阅

上面我们已经分析了Eclipse Paho MQTT Go client库的使用方法，下面我们来具体具体实现mqtt的client，来进行消息的收发

• 我们我们使用json来定义一个消息的格式，实际开发的中我们可以使用其他的协议来定义，比如pb

// MQTT传输的消息的协议
type Msg struct {
	DeviceNo string		`json:deviceNo; comment: 设备号`
	MsgNo 	uint16		`json:msgNo; comment: 消息号`
	MsgSn 	uint64		`json:msgSn;comment: 消息序号`
	Body 	string		`json:body;comment: 消息内容`
}
 
func NewMsg(deviceNo string, msgNo uint16, msgSn uint64, body string) Msg{
	return Msg{
		DeviceNo: deviceNo,
		MsgNo:    msgNo,
		MsgSn:    msgSn,
		Body:     body,
	}
}
 
func (msg *Msg)String() string{
	return fmt.Sprintf("msg:%+v\n", msg)
}

• 我们封装一下MQTT的Client对象

type Client struct {
	viper *viper.Viper
	MqttClient mqtt.Client
}
 
func NewMqttClient(viper *viper.Viper) *Client{
	return &Client{
		viper:      viper,
	}
}

       创建mqtt Client对象的参数通过viper从配置文件读取，所以这里我们直接传入viper.Viper，下面我们定一个初始化方法，来配置参数，并且连接到broker

func (c *Client)InitService() {
	clientId := fmt.Sprintf("%s-%d", viper.GetString("mqtt.node"), rand.Intn(100000000))
	opts := mqtt.NewClientOptions().AddBroker(c.viper.GetString("mqtt.url")).SetClientID(clientId).SetUsername(c.viper.GetString("mqtt.username")).SetPassword(c.viper.GetString("mqtt.password"))
	c.MqttClient = mqtt.NewClient(opts)
	if token := c.MqttClient.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
		panic(token.Error())
	}
}

在Client里封装发送消息方法

func(c *Client)Publish(topic string, msg Msg) error{
 
	data, err := json.Marshal(msg)
	if err != nil {
		return MsgMarshalError
	}
 
	if token := c.MqttClient.Publish(topic, 1, false, data); token.Wait() && token.Error() != nil {
		return token.Error()
	}
	return nil
}

在Client里封装一个添加订阅消息的方法

func(c *Client)Subscribe(topic string, callback mqtt.MessageHandler) error{
 
	if token := c.MqttClient.Subscribe(topic, 1, callback); token.Wait() && token.Error() != nil {
		return token.Error()
	}
	return nil
}

同时我们定义一个操作的topic, 我们通过该topic进行消息发送和订阅

const topicPushMsg = "/iot/device/msg/push"

• 读取配置文件

   配置文件结构：

// mqtt.yml
 
mqtt:
  node: node1
  url: tcp://192.168.1.181:1883
  username: snode-10000
  password: 123456

我们使用一个函数来封装viper读取配置文件,并且返回*viper.VIper的实例

func NewConfig(path string) (*viper.Viper,error){
	v := viper.New()
	v.AddConfigPath(".")
	v.SetConfigFile(path)
 
	if err := v.ReadInConfig(); err == nil {
		return v, err
	} else {
		return nil, err
	}
}

• 我们写个测试用例来实际测试一下

func subscribe(mqttClient *Client){
	mqttClient.Subscribe(topicPushMsg, func(client mqtt.Client, message mqtt.Message) {
		msg := string(message.Payload())
		log.Printf("receive msg: %+v\n", msg)
	})
}
 
func main(){
 
	v, err := NewConfig("mqtt.yml")
 
	if err != nil {
		log.Fatalf("config init failure")
	}
 
	mqttClient := NewMqttClient(v)
	mqttClient.InitService()
 
	go subscribe(mqttClient)
 
	msg := NewMsg("459432801001034", 100, 1, "cmdNo=1")
 
	for ;; {
 
		mqttClient.Publish(topicPushMsg, msg)
 
		time.Sleep(time.Duration(10) * time.Second)
	}
}

启动运行应用之后，在emqx的dashboard中已经可以看到创建的连接了

 同时在控制台可以看到打印到的订阅topic接收的消息

2022/09/06 17:02:40 receive msg: {"DeviceNo":"459432801001034","MsgNo":100,"MsgSn":1,"Body":"cmdNo=1"}
2022/09/06 17:02:50 receive msg: {"DeviceNo":"459432801001034","MsgNo":100,"MsgSn":1,"Body":"cmdNo=1"}
2022/09/06 17:03:00 receive msg: {"DeviceNo":"459432801001034","MsgNo":100,"MsgSn":1,"Body":"cmdNo=1"}
2022/09/06 17:03:10 receive msg: {"DeviceNo":"459432801001034","MsgNo":100,"MsgSn":1,"Body":"cmdNo=1"}
2022/09/06 17:03:20 receive msg: {"DeviceNo":"459432801001034","MsgNo":100,"MsgSn":1,"Body":"cmdNo=1"}

5.参考链接

MQTT Client库使用参考： mqtt package - github.com/eclipse/paho.mqtt.golang - Go Packages

MQTT Client源码地址： GitHub - eclipse/paho.mqtt.golang

MQTT协议标准参考：https://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v5.0/mqtt-v5.0.pdf