DH.NMQTT - MQTT协议

MQTT协议是物联网领域最流行的通信协议！
DH.NMQTT包含了MQTT的完整实现，并实现了客户端MqttClient，以及服务端MqttServer。
其中MqttServer仅实现基本网络框架，支持消息收发，完整的消息交换功能位于商用版IoT平台中。

MQTT协议

最流行的物联网通信协议MQTT，包括客户端、服务端和Web管理平台。

提供订阅/发布模式，更为简约、轻量，易于使用，针对受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定），可以简单概括为物联网打造，官方总结特点如下：

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。
5. 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。
6. 使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

MQTT 发布与订阅

发布时，指定消息Qos，broker保存的消息包含了Qos；
订阅时，指定这次订阅要求的Qos，broker回复授权使用的Qos，一般就是申请那个；
消费时，消息的Qos取发布订阅中较小者！

详细场景：

• 订阅Qos=0，不管发布什么消息，消费到的消息Qos都是0；
• 订阅Qos=1，发布消息Qos=0时，消费得到Qos=0，发布消息Qos=1或2时，消费得到Qos=1；
• 订阅Qos=2，消费得到的消息Qos，就是发布时的Qos；
• 发布Qos=0，broker不做任何答复，理论上中途丢了都不知道，但是因为Tcp，如果网络异常客户端能发现；
• 发布Qos=1，broker答复PubAck，表示已经收到消息；
• 发布Qos=2，broker答复PubRec，客户端再次发送PubRel，broker答复PubComp，消息才算发布完成；
• 订阅Qos=2，broker推送Qos=2消息，客户端先回PubRec，broker再次发送PubRel，客户端答复PubComp，消息才算消费完成；
• 发布Qos=2消息时，双重确认流程不需要等消费端在线，仅限于发布者与broker之间即可完成。

快速尝鲜

打开源码解决方案，把Test设为启动项目，启动即可。
默认先后启动TestServer和TestClient。

服务端

Nuget引用DH.NMQTT，使用以下代码启动服务端：

var services = ObjectContainer.Current;
services.AddSingleton<ILog>(XTrace.Log);
services.AddTransient<IMqttHandler, MqttHandler>();
services.AddSingleton<MqttExchange, MqttExchange>();

var server = new MqttServer
{
    Port = 1883,
    ServiceProvider = services.BuildServiceProvider(),

    Log = XTrace.Log,
    SessionLog = XTrace.Log,
};
server.Start();

通过指定端口1883，默认处理器MqttHandler，默认交换机MqttExchange，启动服务端。

客户端

Nuget引用DH.NMQTT，使用以下代码连接服务端：

var client = new MqttClient
{
    Log = XTrace.Log,
    Server = "tcp://127.0.0.1:1883",
    //UserName = "admin",
    //Password = "admin",
    ClientId = Guid.NewGuid() + "",
};

await client.ConnectAsync();

// 订阅“/test”主题
var rt = await client.SubscribeAsync("/test", (e) =>
{
    XTrace.WriteLine("收到消息:" + "/test/# =>" + e.Topic + ":" + e.Payload.ToStr());
});

// 每2秒向“/test”主题发布一条消息
while (true)
{
    try
    {
        var msg = "学无先后达者为师" + Rand.NextString(8);
        await client.PublishAsync("/test", msg);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        XTrace.WriteException(ex);
    }
    await Task.Delay(2000);
}

客户端连接服务端有几个要素：服务端地址、用户名、密码、客户端标识，然后通过ConnectAsync连接服务端。
客户端可以是消费者角色，通过SubscribeAsync订阅指定Topic。
客户端也可以是生产者角色，通过PublishAsync发布消息到指定Topic。

自定义服务端

需要在服务端处理客户端连接和消息交互逻辑时，就需要自定义服务端。例如IoT平台，在收到设备上报MQTT数据以后，直接接收落库，而不需要再次消费。
自定义处理器示例如下：

private class MyHandler : MqttHandler
{
    private readonly ILog _log;

    public MyHandler(ILog log) => _log = log;

    protected override ConnAck OnConnect(ConnectMessage message)
    {
        _log.Info("客户端[{0}]连接 user={1} pass={2} clientId={3}", Session.Remote.EndPoint, message.Username, message.Password, message.ClientId);

        return base.OnConnect(message);
    }

    protected override MqttMessage OnDisconnect(DisconnectMessage message)
    {
        _log.Info("客户端[{0}]断开", Session.Remote);

        return base.OnDisconnect(message);
    }

    protected override MqttIdMessage OnPublish(PublishMessage message)
    {
        _log.Info("客户端[{0}]发布[{1}:qos={2}]: {3}", Session.Remote, message.Topic, (Int32)message.QoS, message.Payload.ToStr());

        return base.OnPublish(message);
    }
}

稍微修改一下服务端注入处理器的代码即可使用自定义处理器：

var services = ObjectContainer.Current;
services.AddSingleton<ILog>(XTrace.Log);
services.AddTransient<IMqttHandler, MyHandler>();
services.AddSingleton<MqttExchange, MqttExchange>();

var server = new MqttServer
{
    Port = 1883,
    ServiceProvider = services.BuildServiceProvider(),

    Log = XTrace.Log,
    SessionLog = XTrace.Log,
};
server.Start();

集群

集群管理，Join、Ping、Lease。
Join加入集群，告诉对方我是集群节点之一，启动时调用N-1次。
每15秒Ping一次所有节点，更新活跃时间。
Lease离开集群，调用N-1次。
每个节点根据最后活跃时间，定时剔除超时节点。