非GO--物联网平台emqx和mqtt在Vue和Nodejs里面的使用

前言

本文是探讨的是"物联网平台emqx和mqtt在Vue和Nodejs里面的使用"

学习归纳，如有不对, 还望斧正, 感谢!

最近搞过物联网相关的,也顺带归纳一下,我的个人Go项目还在进行中,欢迎关注

mqtt协议的粗识

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的通信协议，专为物联网设备和应用程序之间的通信而设计。它是一种发布/订阅模式的协议，允许设备和应用程序通过一个中间代理（broker）进行通信。

1. 轻量级：MQTT协议非常轻量级，协议头部只有几个字节，传输数据量小，适合在带宽有限的网络环境中使用。
2. 发布/订阅模式：MQTT使用发布/订阅模式进行消息传递。设备可以发布（publish）消息到一个特定的主题（topic），而其他设备可以订阅（subscribe）这个主题，以接收相关的消息。
3. 可靠性：MQTT协议支持三种级别的消息传递质量（QoS）：QoS 0表示最多一次的传递，QoS 1表示至少一次的传递，QoS 2表示只有一次的传递。通过选择适当的QoS级别，可以确保消息的可靠性和传递保证。
4. 异步通信：MQTT协议支持异步通信，设备可以在不同的时间发送和接收消息，而不需要实时的连接。
5. 灵活的连接方式：MQTT协议支持多种连接方式，包括TCP/IP、WebSocket等，可以适应不同的网络环境和设备类型。
6. 安全性：MQTT协议支持基于TLS/SSL的加密通信，可以确保消息的安全性和隐私性。
7. 低功耗：MQTT协议设计时考虑了物联网设备的低功耗需求，能够有效地利用设备的能源。

MQTT协议的工作原理如下：

1. 设备通过TCP/IP或WebSocket等协议与MQTT代理（broker）建立连接。
2. 设备可以发布消息到一个特定的主题（topic），或者订阅一个主题以接收相关的消息。
3. MQTT代理负责接收和路由消息，将消息传递给订阅了相应主题的设备。
4. 订阅了某个主题的设备会收到与该主题相关的消息。
5. 设备可以根据需要选择适当的QoS级别来确保消息的可靠性。

MQTT非常适用于物联网设备和应用程序之间通信的协议，已经被广泛应用于物联网领域，为设备之间的通信提供了一种高效和可靠的解决方案。

关于mqtt细解

1. 主题（Topic）和通配符： MQTT使用主题（Topic）来标识消息的内容。主题类似于一个路径，可以是层级结构的字符串，用斜杠（/）分隔。例如，"home/livingroom/temperature"是一个主题。

MQTT还支持通配符来进行更灵活的订阅。有两种通配符：单层级通配符（+）和多层级通配符（#）。单层级通配符可以匹配一个层级，而多层级通配符可以匹配零个或多个层级。例如，订阅"home/+/temperature"可以匹配"home/livingroom/temperature"和"home/bedroom/temperature"等主题。

1. 连接和会话： MQTT协议使用基于会话的连接模型。设备在连接到MQTT代理时可以选择保持会话。会话可以跟踪设备的订阅和发布状态，以便在断开连接后重新连接时恢复之前的订阅和发布。

会话还可以设置清除标志，用于指示代理是否应该保留设备的订阅和发布状态。如果清除标志被设置为true，则断开连接后会话将被删除，设备的订阅和发布状态将被清空。

1. QoS级别： MQTT协议支持三种级别的消息传递质量（QoS）：

• QoS 0：最多一次的传递。消息发送后不进行确认，不保证消息的可靠性和传递。
• QoS 1：至少一次的传递。消息发送后需要收到确认，如果没有收到确认，则会重新发送消息，确保消息至少被传递一次。
• QoS 2：只有一次的传递。消息发送后需要进行两次确认，确保消息只被传递一次。这是最高的可靠性级别，但也会带来更多的网络开销。

设备可以根据需要选择适当的QoS级别。较高的QoS级别会带来更多的网络开销。

1. 消息保留（Retained Messages）： MQTT支持消息保留机制，即设备可以发布一个保留消息。当有设备订阅了某个主题时，代理会将最新的保留消息发送给订阅者。这样，订阅者可以获取到最新的状态或信息，即使在订阅之前已经有消息发布。
2. 服务质量和延迟： MQTT协议通过控制QoS级别来实现服务质量和延迟的平衡。较高的QoS级别可以提供更可靠的消息传递，但会增加网络开销和延迟。较低的QoS级别可以减少网络开销和延迟，但可能会牺牲消息的可靠性。
3. 安全性： MQTT协议支持基于TLS/SSL的加密通信，确保消息的安全性和隐私性。设备和代理之间的通信可以通过安全套接字层（SSL）进行加密，防止数据的窃听和篡改。
4. MQTT代理（Broker）： MQTT代理是MQTT协议的核心组件，负责接收和路由消息。代理可以处理多个设备的连接和消息传递，并确保消息按照订阅关系进行正确的传递。代理还可以支持订阅和发布的身份验证、访问控制等功能。

关于emqx平台

EMQ X 是一个开源的分布式 MQTT 消息代理服务器，它实现了 MQTT 协议的 V3.1 和 V3.1.1 版本，并支持 MQTT over WebSocket、MQTT over TLS、MQTT over TCP 等多种协议。

EMQ X 的设计目标是为物联网(IoT)和实时消息传输提供高性能、可靠性和可伸缩性。它支持数百万级别的并发连接，能够处理大量的消息流量。

EMQ X 的架构采用了分布式的设计，可以通过水平扩展来增加容量和吞吐量。它提供了多种集群模式，包括主从模式、多主模式和集群模式，可以根据实际需求选择合适的模式。

EMQ X 还提供了强大的消息路由和消息转发功能，可以根据不同的规则将消息路由到不同的主题或者客户端。它支持基于主题的通配符订阅，可以实现灵活的消息过滤和订阅模式。

EMQ X 还提供了丰富的插件系统，可以扩展其功能。它提供了很多常用的插件，包括数据库插件、认证插件、WebHook 插件等，可以满足不同场景下的需求。

综上，EMQ X 是一个高性能、可靠性和可扩展性的分布式 MQTT 消息代理服务器，适用于物联网和实时消息传输场景。它提供了丰富的功能和灵活的架构设计，可以满足不同规模和需求的应用场景。

emqx的安装

首先就是下载emqx,下载好了之后是压缩包，然后解压就行

安装好了之后，到bin目录，输入emqx start然后回车启动服务，这个emqx实际上就是在你本地上搭建了一个mqtt服务器

验证是否启动成功，我们可以在本地浏览器输入http://localhost:18083/ ,看到如下图，就说明服务启动成功了，然后输入用户名和密码 默认用户名是admin,默认密码是public,进去之后会让你设置用户名和密码，你自己看着办

进去之后就是

我们可以在里面测试链接

然后在客户端可以看到我们自己的链接

使用 Vue2中链接本地emqx服务端

首先先安装mqtt，

npm官网地址如下：

mqtt - npm (npmjs.com)

npm i mqtt 

安装好了之后，在Vue组件中导入,这是es6的语法

import * as mqtt from 'mqtt'

导入之后，就封装函数，在methods里面，封装一个init函数，然后在生命周期函数mounted里面进行调用

    // 链接mqtt
    init() {
        console.log('启动了');
      // 连接配置选项
      let options = {
        connectTimeout: 4000, // 超时时间
        // 认证信息
        clientId: "111", //不填默认随机生成一个ID
        username: "adminVue", //用户名
        password: "123456", //密码
      };
      this.client = mqtt.connect("ws://localhost:8083/mqtt", options); //调用连接的api
      //连接成功
      this.client.on("connect", (e) => {
        console.log("连接成功", e);
      });
      //重连提醒
      this.client.on("reconnect", (error) => {
        console.log("正在重连", error);
      });
      //连接失败提醒
      this.client.on("error", (error) => {
        console.log("连接失败", error);
      });
    },

再封装一个函数end,用于断开链接，然后在组件销毁前的beforeDestroy生命周期函数中调用

end(){
    this.client.end()
    this.client = null
    console.log('已断开连接');
}

现在我们运行项目，然后可以在控制台看到如下

emqx中也可以看到

然后我们再封装一个函数sub，用于订阅消息，也在mounted里面调用

    //订阅一个信息
  sub() {
      let str = 'text'
      this.client.subscribe(str, { qos: 0 }, (err) => {
        if (!err) {
          console.log(`主题为："${str}" 的消息订阅成功`)
        } else {
          console.log('消息订阅失败')
        }
      })
    },

然后运行之后，可以看到

使用 nodejs中连接本地emqx服务器

原理和上面类似，具体请直接看代码，我写了注释的，就在此不做解释了，要先安装mqtt,然后此处的导入，我是通过npm i mqtt 之后，然后把mqtt包中的mqtt文件单独复制出来使用了，其中监听函数可以多次使用，方便在其他地方进行数据的监听和使用

const express = require('express')
const server = new express()
const mqtt = require('mqtt')  //此处导入，请参考npm官网中的mqtt导入方式，我这不是规范的

// 链接配置
const options = {
    clean: true, // true: 清除会话, false: 保留会话
    connectTimeout: 4000, // 超时时间
    // 认证信息
    clientId: '222222',
    username: 'test',
    password: '1234'
}
//ws://localhost:8083/mqtt
const connectUrl = 'mqtt://localhost:8083/mqtt'  
const client = mqtt.connect(connectUrl, options)


client.on('connect', () => {
    console.log('连接成功')
})
client.on('reconnect', (error) => {
    console.log('正在重连:', error)
})

client.on('error', (error) => {
    console.log('连接失败:', error)
})

const i = ['setM2','setM3']
//订阅setM3消息
// client.subscribe(i, (err) => {
//     console.log('订阅setM2成功')
// })

// client.on('message', (topic, message) => {
//     // const formattedTime = dayjs().format('YYYY-MM-DD HH:mm:ss')
//     console.log('收到消息：', topic, message.toString())
//     const data = JSON.parse(message)
//     console.log(data)
//   })

server.listen(6666, () => {
    console.log('正在监听6666端口');
})

连接emqx平台提供的免费云服务器

值得一提的是，我们可以使用emqx平台提供的云服务，就是说我们只要用npm的安装了mqtt的包之后，就可以进行进行云服务，然后双方都链接这个免费的云服务，然后双方订阅同一个主题，就可以实现信息交互了。

如果是连本地的mqtt服务器的话，要求双方在同一个局域网下面，而云服务的方便许多，无视距离的限制

上面的都是基于本地的，其实比较不方便，而且emqx平台也提供给个人一个免费的个人专有的云服务器，也可以进行连接，下面将演示使用免费的云服务，在vue中，其实也就是把本地的，改为云地址

    this.client = mqtt.connect("ws://broker.emqx.io:8083/mqtt", options); //调用连接的api

在nodejs中，地址如下，有所差异

        mqttClient = mqtt.connect('mqtt://broker.emqx.io:1883', options)

注意，这两种方式连接之前，都需要先安装好前面所提到的依赖。

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