MQTT C Client实现消息推送(入门指南)

本文介绍了MQTT协议的基本概念和特点,并详细讲解了如何使用MQTT C Client进行消息推送。内容包括MQTT的工作原理、消息服务质量、生成DLL库的方法以及C语言实现的MQTT同步和异步发布、订阅示例。

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我自己搭建了博客,以后可能不太在优快云上发博文了,https://www.qingdujun.com/


MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议,通过MQTT协议,目前已经扩展出了数十个MQTT服务器端程序,可以通过PHP,JAVA,Python,C,C#等系统语言来向MQTT发送相关消息。随着移动互联网的发展,MQTT由于开放源代码,耗电量小等特点,将会在移动消息推送领域会有更多的贡献,在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集,MQTT都可以作为考虑的方案之一。在未来MQTT会进入到我们生活的各各方面。The Paho MQTT C Client is a fully fledged MQTT client written in ANSI standard C. It avoids C++ in order to be as portable as possible. A C++ layer over this library is also available in Paho.


目录:

何为MQTT?

MQTT主要用于服务端对客户端进行消息推送,根据这个具体要求,很容易知道它包括两个部分:客户端、服务端。

MQTT消息推送是基于主题topic模式的,可以分开来说:

  • 客户端发布一条消息时,必须指定消息主题。(如,topic=“天气”,payload=“北京今天雾霾好大啊~~呜呜”),其中topic就是主题,payload是发送的具体内容。
  • 服务端推送消息,也是基于主题的。当服务器发现有主题(如,topic=“天气”)时,就会给所有订阅该主题的客户端推送payload内容。
  • 这里需要个前提,就是有客户端订阅topic="天气"这个主题;
  • 一旦客户端订阅该主题,服务端就会每收到该主题的消息,都会推送给订阅该主题的客户端。如果客户端不需要关注该主题了,也就是说不想接受到这样的推送消息了,只要取消otpic="天气"的主题订阅即可。

MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:

  1. 使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合;
  2. 对负载内容屏蔽的消息传输;
  3. 使用 TCP/IP 提供网络连接;
  4. 有三种消息发布服务质量:
  • “至多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。
  • “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
  • “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。(在实际编程中,只需要设置QoS值即可实现以上几种不同消息发布服务质量模式)
  1. 小型传输,开销很小(固定长度的头部是 2 字节),协议交换最小化,以降低网络流量;
  2. 使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制;

生成dll库?混合编程?

在开始开发之前需要做一些准备工作,MQTT已经把所有的APIs封装好了,我们可以使用它的dll库,也可以直接导入源码进行混合编程,一般要求不高的话(因为不太懂得话,最好不要修改源码)可以直接将源码生成dll,然后使用即可,下文就是使用

<think>好的,用户需要关于C语言实现MQTT协议在网络中断后重新连接的解决方案或示例代码。首先,我需要回顾一下MQTT的基本知识,尤其是断开重连的机制。根据引用[1],MQTT是一种轻量级协议,常用于物联网设备通信,而断开重连是保证可靠性的关键。用户可能已经了解Java的实现,现在需要C语言的方案。 接下来,我得确定用户的具体需求。他们可能在使用C语言开发嵌入式或资源受限的设备,需要高效的断线重连机制。引用[3]提到MQTT三元组(客户端ID、用户名、密码),这在连接时是必须的,所以代码中需要包含这些信息的处理。引用[4]提供了具体的连接参数示例,比如服务器地址、端口、客户端ID等,这些可以作为代码示例的参考。 然后,我需要考虑C语言中常用的MQTT库。常见的如Paho MQTT C库(Eclipse Paho)或者mosquitto库。这里选择Paho的嵌入式客户端库,因为更适合资源受限的环境,并且支持异步通信,适合处理网络中断的情况。 接下来是重连机制的实现。根据引用[2]的流程图,重连应该在检测到断开后触发。在代码中,需要设置回调函数来检测连接丢失,然后启动重连。需要处理指数退避策略,避免频繁重连导致服务器压力过大。同时,需要确保在重连时重新订阅主题,否则可能无法接收消息。 然后,需要处理网络状态检测。可能的方法包括心跳机制、定时发送PINGREQ,或者监听网络事件。在C语言中,可以使用select或poll等系统调用来监控socket连接状态。一旦检测到断开,立即尝试重连。 代码示例部分需要包含初始化MQTT客户端、设置回调函数、连接服务器、订阅主题,以及处理断开事件。要注意错误处理和资源释放,避免内存泄漏。例如,在连接失败时,等待一段时间再重试,并使用随机化的重连间隔来防止多个设备同时重连导致的服务器负载激增。 另外,用户可能需要了解如何维护会话状态,确保重连后不会丢失之前的订阅信息。MQTT协议中,Clean Session标志的设置会影响这一点。如果设为0,服务器会保留会话,这样重连后无需重新订阅。但需要考虑服务器是否支持。 最后,要验证示例代码的正确性,可能需要测试网络断开和恢复的情况,确保自动重连功能正常工作。同时,提醒用户在实际应用中添加日志记录,方便调试和监控连接状态。 总结一下,回答应包括选择适合的C语言MQTT库、重连机制的具体实现步骤、代码示例、以及注意事项如指数退避和会话管理。需要引用提供的资料,特别是关于MQTT三元组和连接参数的部分,确保信息准确可靠。</think>### C语言MQTT断网重连实现方案 #### 一、实现原理 MQTT协议通过心跳机制(Keep Alive)和持久会话(Clean Session)实现网络中断检测。C语言实现需依赖MQTT客户端库(如Eclipse Paho MQTT C库),通过以下核心机制实现重连: 1. **连接状态回调**:注册`onConnectionLost`回调函数捕获断连事件[^1] 2. **指数退避策略**:重连间隔按$2^n$递增(如1s, 2s, 4s...)避免网络风暴 3. **网络状态检测**:通过TCP层心跳或应用层`MQTTAsync_isConnected()`检测连接状态 #### 二、代码实现(基于Paho MQTT C库) ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <MQTTClient.h> #define ADDRESS "tcp://122.112.225.194:1883" // 服务器地址[^4] #define CLIENTID "AAA" // 客户端ID #define USERNAME "test1" // 认证信息[^3] #define PASSWORD "12345678" #define TOPIC "BBB/#" // 订阅主题[^4] #define QOS 1 #define TIMEOUT 10000L volatile int reconnect_attempts = 0; void connection_lost(void *context, char *cause) { printf("连接丢失,原因: %s\n", cause); reconnect_attempts = 0; // 重置重连计数器 } void reconnect(MQTTClient client) { int rc; while(1) { rc = MQTTClient_connect(client, NULL); if(rc != MQTTCLIENT_SUCCESS) { int delay = 1 << reconnect_attempts; // 指数退避 if(delay > 60) delay = 60; // 最大60秒 printf("重连失败,%d秒后重试...\n", delay); sleep(delay); reconnect_attempts++; } else { printf("重连成功!\n"); MQTTClient_subscribe(client, TOPIC, QOS); // 重新订阅[^2] break; } } } int main(int argc, char* argv[]) { MQTTClient client; MQTTClient_create(&client, ADDRESS, CLIENTID, MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL); MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer; conn_opts.keepAliveInterval = 20; conn_opts.cleansession = 0; // 保留会话[^3] conn_opts.username = USERNAME; conn_opts.password = PASSWORD; MQTTClient_setCallbacks(client, NULL, connection_lost, NULL, NULL); while(1) { int rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts); if(rc != MQTTCLIENT_SUCCESS) { reconnect(client); } // 业务逻辑处理 sleep(1); } MQTTClient_disconnect(client, 10000); MQTTClient_destroy(&client); return 0; } ``` #### 三、关键优化点 1. **会话保持**:设置`cleansession=0`保留订阅信息,避免重连后重复订阅 2. **双重检测**:结合TCP层RST包检测和应用层心跳超时 3. **资源释放**:重连前调用`MQTTClient_disconnect()`释放socket资源 4. **主题恢复**:重连成功后需重新调用`MQTTClient_subscribe()`
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