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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的MQTT连接,并实现在海量物联网设备间快速低延时(Low-Latency)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:

sensor/1/temperature

chat/room/subject

presence/user/feng

sensor/1/#

sensor/+/temperature

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: http://emqtt.com/downloads

程序包下载后,可直接解压启动运行,例如Mac平台:

unzip emqttd-macosx-v2.0.zip && cd emqttd

# 启动emqttd
./bin/emqttd start

# 检查运行状态
./bin/emqttd_ctl status

# 停止emqttd
./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

git clone https://github.com/emqtt/emq-relx.git

cd emq-relx && make

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_mod_retainer Retain消息存储模块
emq_mod_presence 客户端上下线状态消息发布
emq_mod_subscription 客户端上线自动主题订阅
emq_dashboard Web管理控制台,默认加载
emq_mod_rewrite 重写发布订阅主题(Topic)插件
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()

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:

./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:

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

# 1M - 系统允许当前进程打开的文件数量:

ulimit -n 1048576

TCP协议栈参数

# backlog - Socket监听队列长度:

sysctl -w net.core.somaxconn=65536

Erlang虚拟机参数

emqttd/etc/emq.conf:

## Erlang Process Limit
node.process_limit = 2097152

## Sets the maximum number of simultaneously existing ports for this system
node.max_ports = 1048576

EMQ 最大允许连接数

emqttd/etc/emq.conf ‘listeners’段落:

## Size of acceptor pool
mqtt.listener.tcp.acceptors = 64

## Maximum number of concurrent clients
mqtt.listener.tcp.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:

sysctl -w net.ipv4.ip_local_port_range="500 65535"

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