Tìm hiểu giao thức MQTT

Giới thiệu

Như các bạn đã biết ESP8266 là module wifi có chức năng thu và phát sóng wifi, được ứng dụng nhiều trong các dự án IOT. Và để sử dụng ESP8266 một cách triệt để, thì cần kết hợp với giao thức MQTT. Vậy MQTT là gì??? Và ESP8266 có liên hệ gì với MQTT??? Chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu ngay bây giờ!!!

Khái quát về MQTT

MQTT là gì?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức gởi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định. 

Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M

MQTT cũng là giao thức sử dụng trong Facebook Messenger

Và MQTT là gì? Để có một cái nhìn toàn diện hoặc định nghĩa chi tiết, chỉ cần google "what is mqtt", "mqtt slides" ... Trong bài viết này chúng ta chỉ nói ngắn gọn thôi, đủ để hiểu giao thức MQTT, bao gồm các định nghĩa "subscribe", "publish", "qos", "retain", "last will and testament (lwt)" - Và chỉ dành cho những ai đang muốn tìm hiểu về MQTT, không thì đọc toàn chữ thôi, mỏi mắt lắm.

Publish, subscribe

Trong một hệ thống sử dụng giao thức MQTT, nhiều node trạm (gọi là mqtt client - gọi tắt là client) kết nối tới một MQTT server (gọi là broker). Mỗi client sẽ đăng ký một vài kênh (topic), ví dụ như "/client1/channel1", "/client1/channel2". Quá trình đăng ký này gọi là "subscribe", giống như chúng ta đăng ký nhận tin trên một kênh Youtube vậy. Mỗi client sẽ nhận được dữ liệu khi bất kỳ trạm nào khác gởi dữ liệu và kênh đã đăng ký. Khi một client gởi dữ liệu tới kênh đó, gọi là "publish".

QoS

Ở đây có 3 tuỳ chọn *QoS (Qualities of service) * khi "publish" và "subscribe":

  • QoS0 Broker/client sẽ gởi dữ liệu đúng 1 lần, quá trình gởi được xác nhận bởi chỉ giao thức TCP/IP, giống kiểu đem con bỏ chợ.
  • QoS1 Broker/client sẽ gởi dữ liệu với ít nhất 1 lần xác nhận từ đầu kia, nghĩa là có thể có nhiều hơn 1 lần xác nhận đã nhận được dữ liệu.
  • QoS2 Broker/client đảm bảm khi gởi dữ liệu thì phía nhận chỉ nhận được đúng 1 lần, quá trình này phải trải qua 4 bước bắt tay.

Xem thêm QoShttps://code.google.com/p/mqtt4erl/wiki/QualityOfServiceUseCases

Một gói tin có thể được gởi ở bất kỳ QoS nào, và các client cũng có thể subscribe với bất kỳ yêu cầu QoS nào. Có nghĩa là client sẽ lựa chọn QoS tối đa mà nó có để nhận tin. Ví dụ, nếu 1 gói dữ liệu được publish với QoS2, và client subscribe với QoS0, thì gói dữ liệu được nhận về client này sẽ được broker gởi với QoS0, và 1 client khác đăng ký cùng kênh này với QoS 2, thì nó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS2.

Một ví dụ khác, nếu 1 client subscribe với QoS2 và gói dữ liệu gởi vào kênh đó publish với QoS0 thì client đó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS0. QoS càng cao thì càng đáng tin cậy, đồng thời độ trễ và băng thông đòi hỏi cũng cao hơn.

Retain

Nếu RETAIN được set bằng 1, khi gói tin được publish từ Client, Broker PHẢI lưu trữ lại gói tin với QoS, và nó sẽ được gởi đến bất kỳ Client nào subscribe cùng kênh trong tương lai. Khi một Client kết nối tới Broker và subscribe, nó sẽ nhận được gói tin cuối cùng có RETAIN = 1 với bất kỳ topic nào mà nó đăng ký trùng. Tuy nhiên, nếu Broker nhận được gói tin mà có QoS = 0 và RETAIN = 1, nó sẽ huỷ tất cả các gói tin có RETAIN = 1 trước đó. Và phải lưu gói tin này lại, nhưng hoàn toàn có thể huỷ bất kỳ lúc nào.

Khi publish một gói dữ liệu đến Client, Broker phải đặt RETAIN = 1 nếu gói được gởi như là kết quả của việc subscribe mới của Client (giống như tin nhắn ACK báo subscribe thành công). RETAIN phải bằng 0 nếu không quan tâm tới kết quả của viẹc subscribe.

LWT

Gói tin LWT (last will and testament) không thực sự biết được Client có trực tuyến hay không, cái này do gói tin KeepAlive đảm nhận. Tuy nhiên gói tin LWT như là thông tin điều gì sẽ xảy đến sau khi thiết bị ngoại tuyến.

Một ví dụ

Tôi có 1 cảm biến, nó gởi những dữ liệu quan trọng và rất không thường xuyên. Nó có đăng ký trước với Broker một tin nhắn lwt ở topic /node/gone-offline với tin nhắn id của nó. Và tôi cũng đăng ký theo dõi topic /node/gone-offline, sẽ gởi SMS tới điện thoại thôi mỗi khi nhận được tin nhắn nào ở kênh mà tôi theo dõi. Trong quá trình hoạt động, cảm biến luôn giữ kết nối với Broker bởi việc luôn gởi gói tin keepAlive. Nhưng nếu vì lý do gì đó, cảm biến này chuyển sang ngoại tuyến, kết nối tới Broker timeout do Broker không còn nhận được gói keepAlive. Lúc này, do cảm biến của tôi đã đăng ký LWT, do vậy broker sẽ đóng kết nối của Cảm biến, đồng thời sẽ publish một gói tin là Id của cảm biến vào kênh /node/gone-offline, dĩ nhiên là tôi cũng sẽ nhận được tin nhắn báo cái Cảm biến yêu quý của mình đã ngoại tuyến.

Ngắn gọn

Ngoài việc đóng kết nối của Client đã ngoại tuyến, gói tin LWT có thể được định nghĩa trước và được gởi bởi Broker tới kênh nào đó khi thiết bị đăng ký LWT ngoại tuyến.

Tổng kết

Trên đây, là phần giới thiệu về giao thức MQTT...Trong thời gian tới, cộng đồng sẽ chia sẻ thêm những dự án hấp dẫn với giao thức này. Các bạn cùng chờ đón nhé!!! laugh

lên
18 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.
Từ khóa: 
Các dự án được truyền cảm hứng

Attiny13 học lệnh từ remote, điều khiển on/off 3 kênh

Có bao giờ bạn có tự hỏi như mình: liệu có thể làm một thiết bị remote từ xa sử dụng điều khiển TV hay không? Với bài viết Infrared remote control (điều khiển bằng hồng ngoại) với Arduino của bạn NTP_PRO, mình đã làm được điều đó. Nhưng thực sự Arduino UNO quá đắt để làm được việc này! Vì vậy, mình dùng một dòng chip khác là ATtiny13. Và hôm nay, mình sẽ hướng dẫn các bạn làm nên mạch này!

lên
7 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.
Các bài viết cùng tác giả

Tỏ tình theo phong cách Arduino và I2C LCD

Hôm nay, mình sẽ chia sẻ môt trick nhỏ giúp các bạn dễ dàng cưa gái, để lại một ấn tượng tốt với người đó...người đó sẽ nhìn bạn với một con mắt thán phục đấy wink....Và bài viết hôm nay đó chính là : "Tỏ tình theo phong cách Arduino".

lên
28 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.

Bổ trợ cho dự án Arduino - Phần 1: Giới thiệu công nghệ in 3D

Bài hôm nay, mình sẽ giới thiệu về công nghệ in 3D (3D Printing) - Một công nghệ tuyệt vời có thể làm thay đổi cả thế giới, và những ứng dụng tuyệt vời của nó trong các dự án Arduino

lên
21 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.