tinyMQTT

MQTT v3.1.1协议的消息broker和client

编译

git clone https://github.com/JustDoIt0910/tinyMQTT.git
cd tinyMQTT
mkdir build && cd build
cmake ..
make

编译生成

• libmqtt.a --------- 静态库
• broker ------------- MQTT服务器
• tinymqtt_pwd----用于添加、修改、删除用户密码的工具
• tinymqtt_pub---- 发布命令行工具
• tinymqtt_sub-----订阅命令行工具

启动 Broker

在broker可执行文件目录下添加 tinymqtt.conf 配置文件:

# server port
port=1883
# location of the password file
password_file=pwd.conf
# if allow anonymous login, the broker won't check the username and password
allow_anonymous=true
# the maximum number of unacknowalegded publish packet
inflight_window=1
# the number of io thread
io_threads=4

可以使用 tinymqtt_pwd 工具添加用户：

./tinymqtt_pwd -c ./pwd.conf -A new_user

如果设置了allow_anonymous 为true, broker将不再检查用户密码。

Broker 性能测试

测试对比 tinyMQTT 和 mosquitto 在广播场景下的性能。测试一、二均使用 qos 0 消息。

测试一：建立 1000 订阅者，订阅 bench/1 主题，建立 5 个发布者，每个发布者每秒向 bench/1 主题发送 50 条 payload 为 16B 的消息。预期订阅速率为 25W msg/s

测试二：建立 1000 订阅者，订阅 bench/1 主题，建立 5 个发布者，每个发布者每秒向 bench/1 主题发送 100 条 payload 为 16B 的消息。预期订阅速率为 50W msg/s

测试工具与 broker 在同一机器。

操作系统	CPU数	内存	测试工具
Ubuntu 22.04 虚拟机	8	6GB	emqtt-bench

25W 测试：

# 订阅方
./emqtt-bench sub -c 1000 -i 1 -t bench/1 -V 4
# 发布方
./emqtt-bench pub -c 5 -I 20 -t bench/1 -s 16 -V 4

mosquitto:

实际订阅速率为 13W 左右，没有达到预期。

tinyMQTT：

实际订阅速率达到且稳定在 25W。

50W 测试：

# 订阅方
./emqtt-bench sub -c 1000 -i 1 -t bench/1 -V 4
# 发布方
./emqtt-bench pub -c 5 -I 10 -t bench/1 -s 16 -V 4

mosquitto:

订阅速率基本没变，可见 13W 已经是 mosquitto 极限。

tinyMQTT

实际订阅速率在 40W ~ 50W 之间，接近 50W。

Broker 架构

mosquitto 是单线程的，没法利用多核 cpu，所以 tinyMQTT 采用了 one epoll per thread 的多 IO 线程设计，但除 IO 任务之外的其余逻辑，如查询订阅树、mqtt session 管理等仍由唯一的逻辑线程执行。逻辑线程与 IO 线程之间通过类似 Actor 模式的消息传递方式通信，无共享内存。

使用客户端库

客户端提供了同步和异步两种使用方式，详见example中的client_sync.c和client_async.c,，默认是采用同步模式的，所有操作(connect/subscribe/unsubscribe/publish)都是同步阻塞的，如果要持续监听消息，可以在程序最后调用tinymqtt_loop()，这会阻塞当前线程，收到消息会调用on_message回调。

如果要使用异步模式，需要先调用tinymqtt_loop_threaded()，这会单独创建一个io线程，此后所有操作都是非阻塞的，操作请求将会被内部队列转移到io线程执行，结果都以回调函数形式进行通知。

client_sync.c

void on_message(char* topic, char* message, uint8_t qos, uint8_t retain)
{
    tlog_info("received message [%s] topic=%s, qos=%u, retain=%u", message, topic, qos, retain);
}

int main()
{
    tiny_mqtt* mqtt = tinymqtt_new("192.168.3.7", 1883);
    connect_options ops = {
        "username",
        "password",
        "tmq_client_test_client",
        1,
        60,
        NULL
    };
    int res = tinymqtt_connect(mqtt, &ops);
    if(res == CONNECTION_ACCEPTED)
    {
        tinymqtt_subscribe(mqtt, "test/sub", 1);
        //tinymqtt_unsubscribe(mqtt, "test/sub");

        tinymqtt_set_message_callback(mqtt, on_message);

        tinymqtt_publish(mqtt, "test/pub", "hello!", 1, 0);
    }

    tinymqtt_loop(mqtt);
    tinymqtt_destroy(mqtt);
    return 0;
}

client_async.c

void on_message(char* topic, char* message, uint8_t qos, uint8_t retain)
{
    tlog_info("received message [%s] topic=%s, qos=%u, retain=%u", message, topic, qos, retain);
}

void on_connect(tiny_mqtt* mqtt, int return_code)
{
    if(return_code == CONNECTION_ACCEPTED)
    {
        tlog_info("CONNECTION_ACCEPTED");
        tinymqtt_subscribe(mqtt, "test/sub", 2);
    }
    else
        tlog_error("connect falied. return code=%d", return_code);
}

void on_disconnect(tiny_mqtt* mqtt)
{
    tlog_info("disconnected");
    tinymqtt_quit(mqtt);
}

int main()
{
    tiny_mqtt* mqtt = tinymqtt_new("192.168.3.7", 1883);
    connect_options ops = {
            "username",
            "password",
            "tmq_client_test_client",
            1,
            60,
            NULL
    };

    tinymqtt_set_message_callback(mqtt, on_message);
    tinymqtt_set_connect_callback(mqtt, on_connect);
    tinymqtt_set_disconnect_callback(mqtt, on_disconnect);

    tinymqtt_loop_threaded(mqtt);

    tinymqtt_connect(mqtt, &ops);

    tinymqtt_async_wait(mqtt);
    tinymqtt_destroy(mqtt);

    return 0;
}

TODO

• 处理client id为空的情况，broker生成默认client id
• 添加SSL支持
• 支持集群部署
• 支持 MQTT 5.0