之前的内容已经能够在基于开源组件mosquitto 来进行mqtt的演示和利用了，但是一个产品功能并不是简单使用使用就完事儿了，所以需要开发。而开发又分为两部分：一个是协议栈开发，也就是针对官方协议文档去实现这份协议框架另一个是应用开发，也就是针对协议栈进行产品应用场景的代码开发

这里我从网上找到了别人开发好的协议栈源码（cMQTT），在借助他人源码的基础之上，开发一个简单的应用程序，实现上述开源组件发布和订阅的基本功能，然后在此基础上衍生，大家一起探讨探讨，如何自己开发这个MQTT协议栈。

拉代码


git clone https://github.com/YorkJia/cMQTT.git

配置和编译


./confgure.sh && make install

这时候就会出现libcMQTT.so。这就可以利用它，去简单的编写一些代码了

编写发布者程序

创建文件


touch simple_pub.c

写个小例子


int main(int argc, char *argv[])
{
  int res, loop_cnt = 0, cnt = 0;
  mqtt_client_t *pclient = NULL;
  pclient = mqtt_client_new("127.0.0.1", 1883, NULL, "client/01", "kylin", "qwe123");
  mqtt_set_will_opt(pclient, MQTT_QOS0, 0, "test/a", NULL);
    do{
        printf("try to connect broker...\n");
        res = mqtt_client_connect(pclient);
        sleep(1);
    }while(res != SUCCESS_RETURN);
   while (1) {
     example_publish(pclient, "Hello World");
     mqtt_client_yield(pclient, 1000);
   }
   mqtt_client_close(pclient);}

int example_publish(mqtt_client_t *pclient, char* data)
{
    char payload[100];
    if(pclient == NULL){
        return FAIL_RETURN;
    }
 
    memset(payload, 0, sizeof(payload));
    sprintf(payload, data);
 
    mqtt_publish_simple(pclient, "test/a", MQTT_QOS0, payload, strlen(payload));
}

开始编译


gcc simple_pub.c -I ../../infra/ -I ../../mqtt/ -L ../../ -lcMQTT -lpthread -o simple_pub

测试


mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t "test/a" -u kylin -P qwe123
./simple_pub

可以看到mosquitto能够正常接收到hello world字串

至此，一个最简单的发布者代码已经编译完成了

编写订阅者程序

创建文件


touch simple_sub.c

写个小例子


int main(int argc, char *argv[])
{
    int res, loop_cnt = 0, cnt = 0;
    mqtt_client_t *pclient = NULL;
    pclient = mqtt_client_new("127.0.0.1", 1883, NULL, "client/02", "kylin",  "qwe123");
    mqtt_set_will_opt(pclient, MQTT_QOS0, 0, "test/a", NULL);
     do{
        printf("try to connect broker...\n");
        res = mqtt_client_connect(pclient);
        sleep(1);
     }while(res != SUCCESS_RETURN);
   
     while (1) {
        res = mqtt_subscribe(pclient, "test/a", MQTT_QOS0, example_message_arrive, NULL);
        if(res < 0){
            printf("subscribe[%s] fail.\n", "test/a");
        }
        mqtt_client_yield(pclient, 1000);
     }
   mqtt_client_close(pclient);
}

void example_message_arrive(void *pcontext, void *pclient, mqtt_event_msg_t *msg)
{
    mqtt_topic_info_t     *topic_info = (mqtt_topic_info_t *)msg->msg;
    switch (msg->event_type) {
        case IOTX_MQTT_EVENT_PUBLISH_RECEIVED:
            /* print topic name and topic message */
            printf("Message Arrived:\n");
            printf("Topic  : %.*s\n", topic_info->topic_len, topic_info->ptopic);
            printf("Payload: %.*s\n", topic_info->payload_len, topic_info->payload);
            break;
        default:
            break;
    }
}

编译


gcc simple_sub.c -I ../../infra/ -I ../../mqtt/ -L ../../ -lcMQTT -lpthread -o simple_sub

测试借用之前命令来发布主题消息


./simple_sub
mosquitto_pub -h localhost -V mqttv31 -t 'test/a' -u kylin -P qwe123 -i "c3" -m "Hello World" -M 0

至此，一个最简单的订阅者代码已经编译完成了

将简单发布者和简单订阅者运行起来

运行Broker


mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf -d

运行示例程序


./simple_sub
./simple_pub

协议栈开发

说起协议栈的开发，与应用开发相比，一般都会是一个比较大的工程。就好像做菜。应用开发者就好比去菜市场买菜，回家烹饪(或者点个外卖)。协议栈开发者就好比从菜种子开始种，直到成熟后，再摘菜回家烹饪。

此文章不讨论实现MQTT的细节和展示协议栈实现的具体代码。而是和大家一起讨论讨论，怎么给菜园子松松土，把种子播进去。

代理（Broker）

从协议来看，代理的职责是接收订阅者的请求，将消息发送给订阅者，接收发布者的消息。所以实现代理的方式应该大致如下：

其中，发布者和订阅者都是通过连接的方式接入Broker，epoll负责接收所有的事件数据，并解析和转发响应数据

订阅者

从协议来看，订阅者的职责是：设置QoS质量，选择需要订阅的主题，并将其封装成报文发送给代理去解析。然后回调接收订阅的消息。所以实现订阅者的方式应该大致如下：

其中，回调处理主要为业务处理逻辑，如获取的温度，湿度，亮度等信息需要如何处理。封装和解析的报文包括：CONNECT,CONNACK,SUBSCRIBE,SUBACK,UNSUBSCRIBE,UNSUBACK,PINGREQ,DISCONNECT

发布者

从协议来看，发布者的职责是：设置QoS质量，选择需要订阅的主题，并将其封装成报文发送给代理去解析。而发布者同时也可做订阅者，所以也可以回调接收订阅的消息所以实现发布者（仅发布）的方式应该大致如下：

封装和解析的报文包括： CONNECT,CONNACK,PUBLISH,PUBACK,PUBREC,PUBREL,PUBCOMP,PINGREQ,DISCONNECT

协议特性

这里列举需要实现的协议特性：
1.主题设置：合理的设置主题和判断主题
2.主题过滤器：合理的使用通配符
3.会话管理：Broker合理的管理和调度众多的会话连接
4.保持连接：合理的判断连接是否持续
5.临终遗嘱：合理的执行遗嘱内容，包括主题，消息
6.响应：合理的设置响应，如服务端在合理的时间内收不到connect报文，应该主动管理会话
7.Qos等级：合理的运用QoS设置报文发送方式
8.清理会话：合理的保留和遗弃上一次会话的消息
9.保留消息：合理的判断是否保留上一次发送的消息

总结

至此，我们演示了MQTT的应用场景，我们既需要基于MQTT开发应用，又需要根据MQTT定制协议

目录

拉代码