樹莓派安裝MQTT伺服器

MQTT是一個非常流行的網路傳輸協定，在物聯網的世界中，可以利用它來傳送感測器所取得的資料到另外一個節點，也可以利用它來控制遠端的裝置或電路。它是一種Publish/Subscribe機制的傳輸協定，也就是所謂的「發佈/訂閱」機制。資訊來源端利用「發佈」功能把想要傳出去的資料透過某一個「主題（Topic）」傳送出去，在同一個網段的節點只要到伺服器上「訂閱」這個「主題」，就可以獲得資訊來源端所傳送出來的資料。

為了使用MQTT，發佈端和訂閱端中間要有一個中介的伺服器，也就是MQTT的伺服器，兩端的節點都必需要能夠連得到MQTT伺服器，彼此之間才能夠相互傳遞資料。在此例中，我們可以利用以下的指令在樹莓派上安裝MQTT伺服器公及客戶端：

sudo apt install mosquitto mosquitto-clients -y

安裝完成之後，在樹莓派上就有一個運行中的MQTT伺服器，它是系統的服務，所以可以利用以下的指令查詢目前伺服器的運作狀態：

sudo service mosquitto status

順利的話可以看到以下的訊息：

要測試MQTT伺服器是否能夠正常地運作，需要兩個不同的終端機，在其中一個終端機請執行以下的指令，用來訂閱「minhuang/test」這個主題：

mosquitto_sub -t minhuang/test

上述的指令會處於一個等待接收訊息的狀態，此時，請在另外一個終端機則可以執行以下的指令，對主題「minhuang/test」發佈訊息：

mosquitto_pub -t minhuang/test -m "Hello"

上述指令執行之後，在前一個終端機中就可以看到訊息”Hello”被傳遞過去了。

當然，在終端機中進行訊息的傳輸並沒有那麼地方便，因為我們的感測器取得的方法都是在Python程式中進行，所以也需要可以在Python語言中可以傳送資料才行。在Python語言中有一個叫做paho_mqtt模組可以做這件事。請使用以下的指令安裝：

pip install paho_mqtt

然後利用以下的程式即可傳送資料到剛剛那個主題(mqtt_pub.py)：

import paho.mqtt.client as mqtt
client = mqtt.Client()
client.connect("127.0.0.1", 1883, 60)
client.publish("minhuang/test", "Hello")

如果需要可以讓我們在Python程式執行時可以透過命令列參數的方式傳遞想要的訊息，則可以把上述的程式修改如下(mqtt_pub.py)，本程式可以在Windows 10作業系統下執行：

import sys
import paho.mqtt.client as mqtt
client = mqtt.Client()
client.connect("192.168.132.224", 1883, 60)
if len(sys.argv)>1:
    client.publish("minhuang/test", sys.argv[1])
else:
    client.publish("minhuang/test", "Hello")

如果想要寫一個可以接收MQTT的Python程式，則可以參考以下這個範例(mqtt_sub.py)：

import paho.mqtt.client as mqtt
SERVER = "127.0.0.1"
PORT = 1883
TOPIC = "minhuang/test"

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    client.subscribe(TOPIC)

def on_message(client, userdata, msg):
    print("{}:{}".format(msg.topic,msg.payload.decode("utf-8")))

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect(SERVER, PORT, 60)
client.loop_forever()

如果我們想要讓外部的程式可以透過MQTT控制樹莓派上的IO，以下是一個控制LED明滅的範例程式(mqtt_sub_led.py)：

import paho.mqtt.client as mqtt
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

SERVER = "127.0.0.1"
PORT = 1883
TOPIC = "minhuang/test"

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    client.subscribe(TOPIC)

def on_message(client, userdata, msg):
    data = msg.payload.decode("utf-8")
    print("{}:{}".format(msg.topic,data))
    if data=="1":
        GPIO.output(17, 1)
    elif data == "0":
        GPIO.output(17, 0)


client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect(SERVER, PORT, 60)
client.loop_forever()
GPIO.cleanup()

上述這個程式執行之後它會接收指令，如果是0或1的話，就會去開啟或關閉LED。

最後一個關於權限的問題要說明的是，如果你想要讓你的MQTT伺服器可以提供給另外一台電腦使用，那麼你需要到/etc/mosquitto資料夾之下找到mosquitto.conf，在這兩個檔案後面加上以下的內容：

listener 1883
allow_anonymous true

全部的mosquitto.conf的內容看起來應該像是下面這個樣子：

# Place your local configuration in /etc/mosquitto/conf.d/
#
# A full description of the configuration file is at
# /usr/share/doc/mosquitto/examples/mosquitto.conf.example

pid_file /run/mosquitto/mosquitto.pid

persistence true
persistence_location /var/lib/mosquitto/

log_dest file /var/log/mosquitto/mosquitto.log

include_dir /etc/mosquitto/conf.d
listener 1883
allow_anonymous true

存檔完畢之後，請執行以下的命令讓修改後的設定生效，就可以讓伺服器提供給其它的機器使用了。

sudo service mosquitto restart