MQTT : Message Queuing Telemetry Transport

Transcription

1 MQTT : Message Queuing Telemetry Transport Frédéric Lemoine Conservatoire National des Arts et Métiers 1

2 Introduction MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) est un protocole de messagerie publish-subscribe basé sur le protocole TCP/IP. MQTT est un standard OASIS. Conçu pour simplifier la communication entre les machines. Pour fonctionner il faut installer un serveur, qui est désigné par Broker. Vous pouvez installer votre propre Broker sur quasiment toutes les plateformes dont les plus communes (Windows, Linux, Mac OS X.) mais aussi sur un Raspberry Pi. consomme 11 fois moins d énergie pour envoyer des messages que HTTP. consomme 170 fois moins pour en recevoir que HTTP. 93 fois plus rapide que le protocole HTTP. 2

3 Qualité de Service Avec MQTT, vous avez la possibilité de régler la QoS (Quality Of Service Qualité de Service), c est à dire que pour chaque message envoyé vous pouvez choisir comment le broker doit le gérer. La notion de QoS dans les messages qui transitent via MQTT. QoS 0 : transmission de message sans accusé de réception. Le message envoyé n est pas stocké par le Broker. Il n y a pas d accusé de réception. Le message sera perdu en cas d arrêt du serveur ou du client. C est le mode par défaut QoS 1 : transmission de message avec accusé de réception. Le message sera livré au moins une fois. Le client renvoie le message jusqu à ce que le broker envoi en retour un accusé de réception. QoS 2 : transmission de message avec accusé de réception et vérification du message transmis afin d éviter qu un même message ne soit pas transmis de nombreuses fois. Le broker sauvegarde le message et le transmettra jusqu à ce qu il soit reçu par tous les souscripteurs connectés. 3

4 Autres fonctions D autres fonctions utiles: Persistance des messages sur un Topic. Les messages sont conservés sur le Broker. Il est possible de gérer les droits de souscription/publication pour chaque Topic. Il est possible de sécuriser le transport des messages en SSL/TLS ainsi que par identification de l utilisateur (identifiant et mot de passe) Les topics et l arborescence sont créés à la volée. Il n y a rien à configurer sur le Broker. C est le publieur qui créé l arborescence des Topics (au moment de la publication). 4

5 Quel Broker MQTT? Quel Broker MQTT open-source choisir? Mosquitto: Broker open-source le plus utilisé dans les projets DIY soutenu par la fondation eclipse.org. RabbitMQ : Projet open source disponible également avec un support commercial. ActiveMQ : Permet d ajouter MQTT à un serveur Web Apache. JoramMQ : Intégration de MQTT en Java. EMQTT : Conçu pour recevoir de très nombreuses connexions (jusqu à 1 million par serveur). Il est possible de créer un cluster (réseau de serveur) pour accroitre le nombres de connexions simultanées. 5

6 Notions Pour rappel, dans un système MQTT complet nous retrouvons quatre notions importantes : Les publishers : L origine des messages. Les subscribers : La destination des messages. Le broker : L élément qui fait le lien entre les publishers et les subscribers. Les topics : Canaux de communications. 6

7 Exemple : climatiseur 7

8 Exemple : climatiseur Le climatiseur est enregistré auprès du serveur MQTT pour recevoir toutes les messages au sujet de la «température» et de l'«humidité». Les capteurs de température et d'humidité ne sont pas enregistrés pour recevoir des messages, ils ne font que publier des messages vers le Broker. Toutes les dix minutes, le capteur de température publie la température ambiante. Dans la pratique, cela signifie qu'il envoie un seul numéro, disons 23 (23 C), sous le sujet «température» au Broker MQTT. De même, toutes les quinze minutes, le capteur d'humidité publie des messages au sujet de l'«humidité» vers le Broker MQTT, pour signifier que le facteur d'humidité est de 62%. À son tour, le Broker MQTT transmet ces messages à l'unité de conditionnement d'air. Cette dernière décide si elle doit s'allumer ou s'éteindre sur la base de ces deux mesures. 8

9 Exemple : climatiseur 9

10 Exemple : climatiseur Le programme de domotique est abonné auprès du Broker MQTT pour recevoir tous les messages aux sujets de la «température», de l'«humidité» et de l'«état du climatiseur». Le climatiseur est abonné auprès du Broker MQTT pour recevoir toutes les messages sur le thème «climatisation». Comme auparavant, les capteurs de température et d'humidité publient des données vers le Broker. Mais maintenant, le programme de domotique qui est abonné pour recevoir cette information décide si le climatiseur doit être allumé ou éteint en tenant compte des données du capteur, de l'heure, de la dernière fois que l'appareil a été allumé ou éteint, de la présence de personnes dans la maison, etc. Il ordonne au climatiseur de se mettre en marche ou de cesser de fonctionner en publiant un message sur le thème «climatisation». Le climatiseur publie des modifications sur son état sous le thème "état du climatiseur". Parce que le programme de domotique est abonné à ce thème, il sait aussi quand la climatisation a été activée ou désactivée par un individu. 10

11 Exemple : climatiseur 11

12 MQTT sous Android Paho Java MQTT Client 2 solutions: 1) Téléchargez le Paho Android Service et la librairie Android MQTT Client et placez les dans le repertoire libs de votre projet. o.android.service jar ient.mqttv jar dependencies { compile files('libs/org.eclipse.paho.android.service jar') compile files('libs/org.eclipse.paho.client.mqttv jar') 12

13 MQTT sous Android 2) Fichier gradle repositories { maven { url " dependencies { compile('org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.0.2') { exclude module: 'support-v4' 13

14 Permissions <uses-permission android:name="android.permission.internet" /> <uses-permission android:name="android.permission.wake_lock" /> <uses-permission android:name="android.permission.access_network_state" /> <uses-permission android:name="android.permission.read_phone_state" /> 14

15 Déclaration du Service Dans l AndroidManifest.xml, ajoutez la ligne suivante à l intérieur du bloc <application> <service android:name="org.eclipse.paho.android.service.mqttservice" /> 15

16 MQTT Connection private String PUBLISH_TOPIC="temperature"; private String CLIENT_ID="FG43544HF"; private String MQTT_BROKER_URL="mqtt://localhost:1883"; private MqttConnectOptions getmqttconnectionoption() { MqttConnectOptions mqttconnectoptions = new MqttConnectOptions(); mqttconnectoptions.setcleansession(false); mqttconnectoptions.setwill(publish_topic, "I am going offline".getbytes(), 1, true); // Si sécurisation //mqttconnectoptions.setusername("username"); //mqttconnectoptions.setpassword("password".tochararray()); return mqttconnectoptions; 16

17 MQTT Connection Clean session false : lorsque le client se déconnecte, ses abonnements sont conservés et tous les messages QoS1 ou 2 suivants sont stockés jusqu à sa nouvelle connexion. true : tous les abonnements seront supprimés du client lors de la déconnexion. Wills Lorsqu'un client se connecte à un broker, il peut l'informer qu'il a une «dernière volonté». Il s agit d un message qu il souhaite que le Broker envoie lorsque le client se déconnecte de manière inattendue. Le message Will a un topic, une qualité de service et conserve le même statut que n'importe quel autre message. 17

18 Create MQTT Client public MqttAndroidClient getmqttclient(context context, String brokerurl, String clientid) { final MqttAndroidClient mqttandroidclient = new MqttAndroidClient(context, brokerurl, clientid); try { IMqttToken token = mqttandroidclient.connect(getmqttconnectionoption()); token.setactioncallback(new IMqttActionListener() public void onsuccess(imqtttoken asyncactiontoken) { Log.d(TAG, public void onfailure(imqtttoken asyncactiontoken, Throwable exception) { Log.d(TAG, "Failure " + exception.tostring()); ); catch (MqttException e) { e.printstacktrace(); return mqttandroidclient; 18

19 Subscribe public void MqttAndroidClient final String topic, int qos) throws MqttException { IMqttToken token = client.subscribe(topic, qos); token.setactioncallback(new IMqttActionListener() public void onsuccess(imqtttoken imqtttoken) { Log.d(TAG, "Subscribe Successfully " + public void onfailure(imqtttoken imqtttoken, Throwable throwable) { Log.e(TAG, "Subscribe Failed " + topic); ); 19

20 Unsubscribe public void MqttAndroidClient final String topic) throws MqttException { IMqttToken token = client.unsubscribe(topic); token.setactioncallback(new IMqttActionListener() public void onsuccess(imqtttoken imqtttoken) { Log.d(TAG, "UnSubscribe Successfully " + public void onfailure(imqtttoken imqtttoken, Throwable throwable) { Log.e(TAG, "UnSubscribe Failed " + topic); ); 20

21 Receive MQTT Message MqttAndroidClient mqttandroidclient = getmqttclient(getapplicationcontext(), MQTT_BROKER_URL, CLIENT_ID); mqttandroidclient.setcallback(new MqttCallback() public void connectionlost(throwable cause) { public void messagearrived(string topic, MqttMessage message) throws Exception Log.i(TAG,topic + " : "+ new public void deliverycomplete(imqttdeliverytoken token) { ); 21

22 Publish Message public void MqttAndroidClient String msg, int String topic) throws MqttException, UnsupportedEncodingException { byte[] encodedpayload = msg.getbytes("utf-8"); MqttMessage message = new MqttMessage(encodedPayload); message.setpayload(msg.getbytes()); message.setqos(qos); client.publish(topic, message); 22

23 Disconnect MQTT Client public void MqttAndroidClient client) throws MqttException { IMqttToken mqtttoken = client.disconnect(); mqtttoken.setactioncallback(new IMqttActionListener() public void onsuccess(imqtttoken imqtttoken) { Log.d(TAG, "Successfully public void onfailure(imqtttoken imqtttoken, Throwable throwable) { Log.d(TAG, "Failed to disconnected " + throwable.tostring()); ); 23