实例：使用MQTT进行交互

最近在着手研究使用网页控制硬件的交互过程，发现mqtt协议有很多种语言的封装，整个思路也很清晰，就是一个客户端进行发布和订阅+服务器中间代理的过程，于是开始学习使用MQTT框架搭建交互平台。
客户端使用了MQTTjs，服务器使用mosca（基于nodejs）。

QoS在MQTT中有（摘自 MQ 遥测传输 (MQTT) V31 协议规范 ）：

MQTTjs只是支持了MQTT协议，并没有支持QoS，也就是说，只支持最低级别的“至多一次”（QoS0）。

在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成。
这里只了解消息体，固定头和可变头并不需要我们手动写。
payload消息体包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息：

（1）Connect    与服务器建立连接。
（2）Disconnect    与服务器断开TCP/IP会话。
（3）Subscribe    订阅。
（4）UnSubscribe    取消订阅。
（5）Publish    发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。
二、实现（具体的API稍后呈现）

MQTT 协议 因为其轻量、灵活等特点成为了当今世界上最受欢迎的物联网协议，它已经广泛应用于车联网、智能家居、物流、即时聊天应用和移动消息推送等领域，连接了数以亿计的设备，并且每时每刻都有无数设备开始使用和接入 MQTT 协议。MQTT 协议为这些设备提供了稳定、可靠的通信基础，这些设备庞大的接入数量也向 MQTT 协议规范提出了挑战， MQTT 50 的诞生便是为了更好地满足这一需求。

MQTT（消息队列遥测传输）最初由 IBM 于上世纪 90 年代晚期发明。它最初的用途是将石油管道上的传感器与卫星相链接，所以 MQTT 从诞生之初就是专为受限设备和低带宽、高延迟或不可靠的网络而设计，它使用了发布订阅模型，在空间和时间上解耦了消息的发送者与接收者，并且基于 TCP/IP 提供稳定可靠的网络连接，拥有非常轻量的报头以减少传输开销，支持可靠消息传输，可以说天生就满足了物联网场景的各种需求。在 MQTT 311 发布并成为 OASIS 标准的四年后，MQTT 50 正式发布，这是一次重大的改进和升级，它的目的不仅仅是满足现阶段的行业需求，更是为行业未来的发展变化做了充足的准备。2019 年 3 月，MQTT 50 成为了新的 OASIS 标准。

面对迅速增长的设备数量和层出不穷的需求，OASIS MQTT 技术委员会需要从繁杂的需求中提取出通用部分，将其纳入标准规范，并且尽可能不增加开销或降低易用性，在不增加不必要的复杂性的前提下提高性能和易用性。

最终，OASIS MQTT 技术委员会为 MQTT 50 添加了大量的全新功能与特性，50 成为 MQTT 有史以来变化最大的一个版本。在这里，我们将列举一些比较重要的特性：

完整的新属性列表包含在协议标准的附录C，您可以访问以下网址了解详情： >1目标：测试Mosquitto使用MQTT协议发消息的相关性能指标，包含发送速度，并发负载能力，资源占用，消息到达率。
2MQTT协议简介：
1)建立长连接。客户端发起请求和服务端建立长连接，建立成功后，服务端会返回ACK(CONNACK)
2)客户端订阅：客户端发起订阅，订阅成功后，服务端会返回ACK(SUBACK)
3)发消息：发布者会给服务端发消息，服务端在把消息给合适的客户端。
Qos=0(服务质量)：客户端消息收到后，不会发出ACK给服务端(PUBACK)。
　Qos =1:服务端会发ACK给发布者，客户端收到消息后会发ACK给服务端。
4)取消订阅：客户端发起取消订阅，服务端返回ACK(UNSUBACK)
5)Pingreq&Pingresp:客户端和服务端会保持心跳。
3存在问题：
1 如何模拟出40W的用户
2 如何长连接，订阅，发消息，取消订阅，Pingreq行为如何实现。
4 python开源库 Mosquittopy，解决所有问题
1 模拟40W用户
a)可以使用虚拟机和Mosquittopy实现，具体为：一般一台虚拟机最多是6W+的模拟数据（需要修改句柄数，我使用5W），方法是Client_id可以简单的做出5W个来，然后调用Mosquitto里面的connect方法，建立长连接。准备8台虚拟机就可以实现40W客户端的模拟
2行为的模拟
a)订阅：Mosquittosubscribe / 发消息：Mosquittopublish / 取消订阅：Mosquittounsubscribe。 简单一句话 Mosquitto库实现所有的行为
5 指标：发送速度，到达率，并发负载，资源占用。
a 发送速度：服务端日志记录，分析解决
b 到达率： 1客户端记录下收到消息，分析计算。2计算服务端收到的PUBACK（客户端收到消息返回的ACK），进行计算
c 并发负载：5W 用户不断增加，注意观察服务端的负载情况。
e资源占用：其实主要是cpu/mem/带宽：cpu多核的话需要观察top命令下的_id字段, mem可以观察free -h命令的剩余mem, 带宽可以使用mpstat进行观察
6 可以遇见问题：
a 模拟客户端的虚拟机需要修改句柄数才能支持5W的客户端模拟数量
b 要先吃透MQTT协议的流程，吃透了进行测试会非常的方便
c Clear session，设置为true则不为客户端保留休息，设置为false保留消息。其实就是客户端离线后在连接上可以收到之前推出的消息。

---