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EMQ 2.0 消息服务器简介

EMQ (Erlang/Enterprise/Elastic MQTT Broker) 是基于 Erlang/OTP 平台开发的开源物联网 MQTT 消息服务器。Erlang/OTP 是出色的软实时(Soft-Realtime)、低延时(Low-Latency)、分布式(Distributed) 的语言平台。MQTT 是轻量的(Lightweight)、发布订阅模式(PubSub) 的物联网消息协议。

EMQ 项目设计目标是承载移动终端或物联网终端海量 MQTT 连接,并实现在海量物联网设备间快速低延时消息路由:

  1. 稳定承载大规模的 MQTT 客户端连接,单服务器节点支持50万到100万连接。

  2. 分布式节点集群,快速低延时的消息路由,单集群支持1000万规模的路由。

  3. 消息服务器内扩展,支持定制多种认证方式、高效存储消息到后端数据库。

  4. 完整物联网协议支持,MQTT、MQTT-SN、CoAP、WebSocket 或私有协议支持。

MQTT 发布订阅模式简述

MQTT 是发布订阅(Publish/Subscribe) 模式的消息协议,与 HTTP 协议请求响应(Request/Response) 模式不同。

MQTT 发布者与订阅者之间通过”主题”(Topic) 进行消息路由,主题(Topic) 格式类似 Unix 文件路径,例如:

  1. sensor/1/temperature
  2. chat/room/subject
  3. presence/user/feng
  4. sensor/1/#
  5. sensor/+/temperature
  6. uber/drivers/joe/inbox

MQTT 主题(Topic) 支持’+’, ‘#’的通配符,’+’通配一个层级,’#’通配多个层级(必须在末尾)。

MQTT 消息发布者(Publisher) 只能向特定’名称主题’(不支持通配符)发布消息,订阅者(Subscriber)通过订阅’过滤主题’(支持通配符)来匹配消息。

注解

初接触MQTT协议的用户,通常会向通配符的’过滤主题’发布广播消息,MQTT 协议不支持这种模式,需从订阅侧设计广播主题(Topic)。 例如 Android 推送,向所有广州用户,推送某类本地消息,客户端获得 GIS 位置后,可订阅 ‘news/city/guangzhou’ 主题。

五分钟下载启动 EMQ

EMQ 2.0 消息服务器每个版本,会发布 Ubuntu、CentOS、FreeBSD、Mac OS X、Windows 平台程序包与 Docker 镜像。

下载地址: https://www.emqx.io/downloads

程序包下载后,可直接解压启动运行,例如 Mac 平台:

  1. unzip emqttd-macosx-v2.0.zip && cd emqttd
  2. # 启动emqttd
  3. ./bin/emqttd start
  4. # 检查运行状态
  5. ./bin/emqttd_ctl status
  6. # 停止emqttd
  7. ./bin/emqttd stop

EMQ 消息服务默认允许匿名认证,启动后 MQTT 客户端可连接1883端口,启动运行日志输出在 log/ 目录。

源码编译EMQ 2.0

  1. git clone https://github.com/emqtt/emq-relx.git
  2. cd emq-relx && make
  3. cd _rel/emqttd && ./bin/emqttd console

Web 管理控制台(Dashboard)

EMQ 消息服务器启动后,会默认加载 Dashboard 插件,启动 Web 管理控制台。用户可通过 Web 控制台,查看服务器运行状态、统计数据、客户端(Client)、会话(Session)、主题(Topic)、订阅(Subscription)、插件(Plugin)。

控制台地址: http://127.0.0.1:18083,默认用户: admin,密码:public

_images/dashboard.png

EMQ 2.0 消息服务器功能列表

  • 完整的 MQTT V3.1/V3.1.1 协议规范支持

  • QoS0, QoS1, QoS2 消息支持

  • 持久会话与离线消息支持

  • Retained 消息支持

  • Last Will 消息支持

  • TCP/SSL 连接支持

  • MQTT/WebSocket/SSL 支持

  • HTTP消息发布接口支持

  • $SYS/# 系统主题支持

  • 客户端在线状态查询与订阅支持

  • 客户端 ID 或 IP 地址认证支持

  • 用户名密码认证支持

  • LDAP 认证

  • Redis、MySQL、PostgreSQL、MongoDB、HTTP 认证集成

  • 浏览器 Cookie 认证

  • 基于客户端 ID、IP 地址、用户名的访问控制(ACL)

  • 多服务器节点集群(Cluster)

  • 多服务器节点桥接(Bridge)

  • mosquitto 桥接支持

  • Stomp 协议支持

  • MQTT-SN 协议支持

  • CoAP 协议支持

  • Stomp/SockJS 支持

  • 通过 Paho 兼容性测试

  • 2.0新功能: 本地订阅($local/topic)

  • 2.0新功能: 共享订阅($share/<group>/topic)

  • 2.0新功能: sysctl 类似 k = v 格式配置文件

EMQ 2.0 扩展插件列表

EMQ 2.0 支持丰富的扩展插件,包括控制台、扩展模块、多种认证方式、多种接入协议等:

emq_plugin_template

插件模版与演示代码

emq_retainer

Retain 消息存储插件

emq_modules

Presence, Subscription 扩展模块插件

emq_dashboard

Web 管理控制台,默认加载

emq_auth_clientid

ClientId、密码认证插件

emq_auth_username

用户名、密码认证插件

emq_auth_ldap

LDAP 认证插件

emq_auth_http

HTTP 认证插件

emq_auth_mysql

MySQL 认证插件

emq_auth_pgsql

PostgreSQL 认证插件

emq_auth_redis

Redis 认证插件

emq_auth_mongo

MongoDB 认证插件

emq_sn

MQTT-SN 协议插件

emq_coap

CoAP 协议插件

emq_stomp

Stomp 协议插件

emq_recon

Recon 优化调测插件

emq_reloader

热升级插件(开发调试)

emq_sockjs

SockJS 插件(废弃)

扩展插件通过 ‘bin/emqttd_ctl’ 管理命令行,或 Dashboard 控制台加载启用。例如启用 PostgreSQL 认证插件:

  1. ./bin/emqttd_ctl plugins load emq_auth_pgsql

100万线连接测试说明

注解

EMQ 2.0 消息服务器默认设置,允许最大客户端连接是512,因为大部分操作系统 ‘ulimit -n’ 限制为1024。

EMQ 消息服务器1.1.3版本,连接压力测试到130万线,8核心/32G内存的 CentOS 云服务器。

操作系统内核参数、TCP 协议栈参数、Erlang 虚拟机参数、EMQ 最大允许连接数设置简述如下:

Linux 操作系统参数

# 2M - 系统所有进程可打开的文件数量:

  1. sysctl -w fs.file-max=2097152
  2. sysctl -w fs.nr_open=2097152

# 1M - 系统允许当前进程打开的文件数量:

  1. ulimit -n 1048576

TCP 协议栈参数

# backlog - Socket 监听队列长度:

  1. sysctl -w net.core.somaxconn=65536

Erlang 虚拟机参数

emqttd/etc/emq.conf:

  1. ## Erlang Process Limit
  2. node.process_limit = 2097152
  3. ## Sets the maximum number of simultaneously existing ports for this system
  4. node.max_ports = 1048576

EMQ 最大允许连接数

emqttd/etc/emq.conf ‘listeners’段落:

  1. ## Size of acceptor pool
  2. listener.tcp.external.acceptors = 64
  3. ## Maximum number of concurrent clients
  4. listener.tcp.external.max_clients = 1000000

测试客户端设置

测试客户端在一个接口上,最多只能创建65000连接:

  1. sysctl -w net.ipv4.ip_local_port_range="500 65535"
  2. echo 1000000 > /proc/sys/fs/nr_open

按应用场景测试

MQTT 是一个设计得非常出色的传输层协议,在移动消息、物联网、车联网、智能硬件甚至能源勘探等领域有着广泛的应用。1个字节报头、2个字节心跳、消息 QoS 支持等设计,非常适合在低带宽、不可靠网络、嵌入式设备上应用。

不同的应用有不同的系统要求,用户使用emqttd消息服务器前,可以按自己的应用场景进行测试,而不是简单的连接压力测试:

  1. Android 消息推送: 推送消息广播测试。

  2. 移动即时消息应用: 消息收发确认测试。

  3. 智能硬件应用: 消息的往返时延测试。

  4. 物联网数据采集: 并发连接与吞吐测试。

开源 MQTT 客户端项目

GitHub: https://github.com/emqtt

emqttc

Erlang MQTT客户端库

emqtt_benchmark

MQTT连接测试工具

CocoaMQTT

Swift语言MQTT客户端库

QMQTT

QT框架MQTT客户端库

Eclipse Paho: https://www.eclipse.org/paho/

MQTT.org: https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/libraries