【鸿蒙南向开发】OpenHarmony开发之MQTT解析

前言

相信MQTT这个名称大家都不陌生，物联网的开发必然会遇到MQTT相关知识的应用。那么什么是MQTT？它有什么特点？它能解决什么问题？它是如何工作的？OpenAtom OpenHarmony（以下简称“OpenHarmony”）的物联网开发者要如何使用及验证MQTT功能？接下来的内容将一一为你解答。下图为MQTT通信模型。

什么是MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport消息队列遥测传输）是一种物联网协议，是一种客户端与服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。MQTT是专门针对物联网开发的轻量级传输协议。MQTT协议针对低带宽网络，低计算能力的设备，做了特殊的优化，使得其能适应各种物联网应用场景。目前它已广泛应用于车联网、智能家居、即时聊天应用和工业互联网等领域。

MQTT的基本原理

在MQTT通讯中，有两个最为重要的角色。它们分别是服务端和客户端。

MQTT服务端
MQTT服务端通常是一台服务器。它是MQTT信息传输的枢纽，负责将MQTT客户端发送来的信息传递给MQTT客户端。MQTT服务端还负责管理MQTT客户端。确保客户端之间的通讯顺畅，保证MQTT消息得以正确接收和准确投递。

MQTT客户端
MQTT客户端可以向服务端发布信息，也可以从服务端收取信息。我们把客户端发送信息的行为称为“发布”信息。而客户端要想从服务端收取信息，则首先要向服务端“订阅”信息。“订阅”信息这一操作很像我们在视频网站订阅某一部电视剧。当这部电视剧上新后，视频网站会向订阅了该剧的用户发送信息，告诉他们有新剧上线了。

MQTT主题
刚刚我们在讲解MQTT客户端订阅信息时，使用了用户在视频网站订阅电视剧这个例子。在MQTT通讯中，客户端所订阅的肯定不是一部部电视剧，而是一个个“主题”。MQTT服务端在管理MQTT信息通讯时，就是使用“主题”来控制的。
为了便于您更好理解服务端是如何通过主题来控制客户端之间的信息通讯，我们来看看下图示例：

以上图示中一共有三个MQTT客户端。它们分别是汽车、手机和电脑。在管理MQTT通讯时，MQTT服务端使用了“主题”来对信息进行管理。比如上图所示，假设我们需要利用手机和电脑获取汽车的速度，那么我们首先要利用电脑和手机向MQTT服务器订阅主题“汽车速度”。接下来，当汽车客户端向服务端的“汽车速度”主题发布信息后，服务端就会首先检查以下都有哪些客户端订阅了“汽车速度”这一主题的信息。当它发现订阅了该主题的客户端有一个手机和一台电脑，于是服务端就会将刚刚收到的“汽车速度”信息转发给订阅了该主题的手机和电脑客户端。

以上实例中，汽车是“汽车速度”主题的发布者，而手机和电脑则是该主题的订阅者。
值得注意的是，MQTT客户端在通讯时，往往角色不是单一的。它既可以作为信息发布者也可以同时作为信息订阅者。如下图所示：

上图中的所有客户端都是围绕“空调温度”这一主题进行通讯的。对于“空调温度”这一主题，手机和电脑客户端成为了MQTT信息的发布者而汽车则成为了MQTT信息的订阅者（接收者）。

可以看到，针对不同的主题，MQTT客户端可以切换自己的角色。它们可能对主题A来说是信息发布者，但是对于主题B就成了信息订阅者。

MQTT客户端开发流程

以下采用小熊派的Paho MQTT样例，简要说明MQTT的开发流程。
样例代码在OpenHarmony源码目录/device/board/bearpi/bearpi_hm_nano/app/D5_iot_mqtt，源码下载路径参考文章末尾。开发应用主要涉及以下几个API应用：