MQTT broker 安装与基础配置实战指南（一）

一、MQTT Broker 简介

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）即消息队列遥测传输协议，是一种基于发布 / 订阅（Publish/Subscribe）模式的轻量级消息传输协议，构建于 TCP/IP 协议之上。它最初由 IBM 在 1999 年开发，设计目的是为了解决低带宽、高延迟或不可靠的网络环境下，设备之间的通信问题，特别适用于资源受限的物联网设备。

在物联网架构中，MQTT Broker 扮演着消息中转站的关键角色。想象一下，在一个智能家居系统里，智能灯泡、智能插座、智能摄像头等设备就像一个个信息的生产者和消费者，而 MQTT Broker 就像是一个快递中转站。智能灯泡可以将自己的开关状态、亮度等信息 "快递" 到 MQTT Broker，而智能音箱等设备可以从 MQTT Broker "收取" 这些信息，从而实现对智能灯泡的语音控制。在这个过程中，设备（也就是 MQTT 客户端）通过发布（Publish）消息，将数据发送到 MQTT Broker，同时也能通过订阅（Subscribe）特定的主题，从 MQTT Broker 接收感兴趣的数据。MQTT Broker 作为消息的中转站，负责接收、存储和转发消息，实现设备之间的通信。

常见的 MQTT Broker 类型有很多，每种都有其特点和适用场景：

Mosquitto ：这是一款轻量级的开源 MQTT Broker，由 Eclipse 基金会托管。它的内存占用少、运行开销低，非常适合在资源有限的设备上运行，比如树莓派。在小型智能家居项目中，使用树莓派搭载 Mosquitto，就能轻松实现家庭设备之间的通信。其官网为Eclipse Mosquitto 。

EMQX ：国产的开源 MQTT Broker，最大的亮点是支持百万级的并发连接。对于大型物联网项目，如智慧城市中的智能路灯管理系统，涉及大量的路灯设备需要连接和通信，EMQX 就能很好地胜任。官网地址是https://www.emqx .com/ 。

HiveMQ ：这是一款商用的 MQTT Broker，提供了企业级的功能和支持，像高可用性、集群、安全认证等。在对可靠性和安全性要求极高的金融物联网场景，如银行的智能安防监控系统，HiveMQ 就可以保障系统稳定运行。官网是https://www.hiv emq .com/ 。

二、前期准备

2.1 环境需求

操作系统：MQTT Broker 的兼容性较好，主流操作系统都能支持，如 Windows、Linux、macOS 。如果是在 Windows 系统上进行安装，建议使用 Windows 10 及以上版本，能更好地适配和稳定运行。Linux 系统的话，像 Ubuntu 18.04 及以上版本、CentOS 7 及以上版本都可以。对于 macOS，建议是 macOS Catalina 及以上版本。

硬件资源：若只是进行简单的测试和学习，普通的计算机硬件配置即可满足需求。比如，处理器是 Intel Core i3 及以上，内存 2GB 及以上，硬盘有 500MB 以上的可用空间。但要是应用在生产环境中，对硬件的要求会更高，具体的要根据实际的连接设备数量、消息流量等因素来确定。例如，在一个连接了数千台设备的工业物联网项目中，可能就需要配备高性能的服务器，具备多核处理器、16GB 及以上的内存，以及大容量的高速硬盘。

2.2 工具下载

Windows 系统 ：如果选择 Mosquitto 作为 MQTT Broker，可以在其官方网站（https://mosquitto.org/do wnloa d/）上找到适用于 Windows 系统的二进制安装包。下载完成后，按照安装向导的提示进行安装，安装过程中注意勾选 "Add Mosquitto to PATH" 选项，这样就能方便地在命令行中使用 Mosquitto 的相关命令。如果想使用图形界面客户端工具 MQTT.fx 来辅助测试和管理，可前往其官方 GitHub 仓库（https://github.com/mqttf x/MQT T.fx/relea ses）下载最新版本的安装包，下载后直接运行安装程序即可完成安装。

Linux 系统 ：以 Ubuntu 系统为例，在终端中输入命令 "sudo apt - get install mosquitto mosquitto - clients"，就能安装 Mosquitto 及其客户端工具。对于 CentOS 系统，先添加 EPEL 仓库，命令为 "sudo yum install - y epel - release"，然后更新 Yum 包索引 "sudo yum update"，最后使用命令 "sudo yum install - y mosquitto" 来安装 Mosquitto 。如果需要使用其他工具，比如 MQTTX，这是一款跨平台的 MQTT 客户端工具，可在其官方网站（MQTTX: Your All-in-one MQTT Client Toolbox）下载适用于 Linux 的安装包，下载后解压并按照官方文档的指引进行安装和配置。

macOS 系统 ：可以通过 Homebrew 来安装 Mosquitto，在终端中执行命令 "brew install mosquitto" 即可完成安装。若要安装图形化客户端，比如 MQTT Explorer，在其官网（MQTT Explorer | An all-round MQTT client that provides a structured topic overview）下载 dmg 文件，然后将其拖动到 "Applications" 文件夹中完成安装。

三、安装步骤详解

3.1 Linux 系统安装

以 Ubuntu 系统为例，通过apt - get命令来安装 Mosquitto MQTT Broker。在安装之前，先确保系统的软件包列表是最新的，打开终端，输入以下命令更新软件包列表：

复制代码

sudo apt - get update

这个命令会从软件源获取最新的软件包信息，更新本地的软件包列表。更新完成后，就可以安装 Mosquitto 及其客户端工具了，执行以下命令：

复制代码

sudo apt - get install mosquitto mosquitto - clients

上述命令中，mosquitto是 MQTT Broker 的核心程序，mosquitto - clients包含了用于测试和操作 MQTT 的客户端工具，比如mosquitto_pub（用于发布消息）和mosquitto_sub（用于订阅消息）。安装过程中，系统会提示确认安装，输入Y并回车，等待安装完成。安装完成后，可以通过以下命令检查 Mosquitto 服务的状态：

复制代码

sudo systemctl status mosquitto

如果看到类似于 "Active: active (running)" 的提示，就说明 Mosquitto 服务已经成功启动并正在运行。

3.2 Windows 系统安装

在 Windows 系统下，我们可以使用 Docker 来安装 MQTT Broker 镜像，这里以安装 Eclipse Mosquitto 镜像为例。首先，需要安装 Docker Desktop，前往 Docker 官方网站（https://www.do cker .com/p roduc ts/do cker-deskt op/）下载适合 Windows 系统的安装包，下载完成后运行安装程序，按照提示完成安装。安装完成后，打开 Docker Desktop，确保它已经运行。然后，打开 Windows 的命令提示符或 PowerShell，输入以下命令来拉取 Eclipse Mosquitto 的 Docker 镜像：

复制代码

docker pull eclipse - mosquitto

这条命令会从 Docker Hub 上下载 Eclipse Mosquitto 镜像到本地。镜像拉取完成后，运行以下命令来启动 MQTT Broker 容器：

复制代码

docker run -d -p 1883:1883 eclipse - mosquitto

命令解释：

docker run：用于启动一个新的容器实例。

-d：表示以后台模式运行容器，即容器在后台运行，不会占用当前命令行窗口。

-p 1883:1883：将容器的 1883 端口映射到主机的 1883 端口，1883 是 MQTT 的默认端口，这样主机就可以通过 1883 端口访问容器内运行的 MQTT Broker 。

eclipse - mosquitto：指定要运行的镜像名称。

3.3 MacOS 系统安装

MacOS 系统可以利用 Homebrew 包管理器来安装 MQTT Broker，这里同样安装 Mosquitto。如果你的 Mac 上还没有安装 Homebrew，可以在终端中运行以下命令进行安装：

复制代码

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

安装完成后，通过 Homebrew 安装 Mosquitto，执行命令：

复制代码

brew install mosquitto

Homebrew 会自动下载并安装 Mosquitto 及其依赖项。安装完成后，可以使用以下命令启动 Mosquitto 服务：

复制代码

brew services start mosquitto

这条命令会启动 Mosquitto 服务，并将其设置为开机自启。如果需要停止或重启服务，相应的命令分别是：

复制代码

# 停止服务

brew services stop mosquitto

# 重启服务

brew services restart mosquitto

四、基础配置实战

4.1 配置文件解读

Mosquitto 的配置文件通常位于/etc/mosquitto/mosquitto.conf（在 Linux 系统中），在 Windows 系统中，如果是使用默认安装路径，配置文件一般在C:\Program Files\mosquitto\mosquitto.conf 。使用文本编辑器打开配置文件，下面来解释一些常用的配置项：

端口配置：port 1883，这里的 1883 是 MQTT 协议的默认端口，如果希望更改 MQTT Broker 监听的端口，比如改为 1884，直接将 1883 修改为 1884 即可。例如，在一些企业网络环境中，由于安全策略限制，可能需要将 MQTT Broker 的端口改为非默认端口。

监听地址 ：bind_address 0.0.0.0，0.0.0.0表示 MQTT Broker 会监听服务器的所有网络接口。如果只想让它监听特定的 IP 地址，比如服务器的内网 IP 192.168.1.100，则将0.0.0.0替换为192.168.1.100 。在一个有多个网络接口的服务器上，通过设置特定的监听地址，可以提高安全性，只允许特定网络内的设备连接。

匿名访问：allow_anonymous true，默认情况下，Mosquitto 允许匿名客户端连接。如果要禁止匿名访问，增强安全性，将true改为false即可。在生产环境中，为了防止非法访问，通常会禁止匿名连接，要求客户端进行身份认证。

4.2 安全配置

用户名、密码认证：

1. 打开配置文件mosquitto.conf，找到allow_anonymous选项，将其值改为false，禁止匿名登录。

1. 配置密码文件路径，找到password_file选项，如果没有则添加一行password_file /etc/mosquitto/pwfile，这里/etc/mosquitto/pwfile是密码文件的路径，可以根据实际情况修改。

1. 使用mosquitto_passwd命令创建密码文件和用户。如果pwfile文件不存在，使用以下命令创建并添加用户testuser：

复制代码

mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/pwfile testuser

执行上述命令后，会提示输入密码，输入并确认密码后，用户testuser及其密码就被添加到了pwfile文件中。如果pwfile文件已存在，想要添加新用户，去掉-c参数，使用以下命令：

复制代码

mosquitto_passwd /etc/mosquitto/pwfile newuser

TLS/SSL 加密：

1. 首先需要获取 SSL 证书和私钥文件。可以从证书颁发机构（CA）购买，也可以使用 OpenSSL 工具生成自签名证书。如果使用 OpenSSL 生成自签名证书，在终端中执行以下命令生成私钥文件server.key：

复制代码

openssl genrsa -out server.key 2048

然后生成证书签名请求文件server.csr：

复制代码

openssl req -new -key server.key -out server.csr

最后根据证书签名请求文件生成自签名证书server.crt：

复制代码

openssl x509 -req -in server.csr -days 365 -signkey server.key -out server.crt

将生成的证书文件server.crt和私钥文件server.key放置在合适的目录，比如/etc/mosquitto/certs/ 。

编辑mosquitto.conf配置文件，添加以下配置：

复制代码

listener 8883 # 使用TLS加密时，一般使用8883端口

cafile /etc/mosquitto/certs/ca.crt # 如果有CA证书，指定CA证书路径

certfile /etc/mosquitto/certs/server.crt # 指定服务器证书路径

keyfile /etc/mosquitto/certs/server.key # 指定服务器私钥路径

require_certificate false # 设置为true表示客户端必须提供证书才能连接，false表示不需要客户端证书，根据实际需求设置

完成配置后，重启 Mosquitto 服务，使配置生效。通过配置 TLS/SSL 加密，客户端与 MQTT Broker 之间传输的数据会被加密，防止数据被窃取和篡改，提高通信的安全性。

4.3 持久化与会话设置

消息持久化：在 Mosquitto 中，消息持久化可以确保在服务器重启或客户端断开连接时，重要消息不会丢失。打开mosquitto.conf配置文件，找到以下配置项：

复制代码

persistence true # 开启持久化，将false改为true

persistence_location /var/lib/mosquitto/ # 指定持久化数据存储目录，可根据实际情况修改

autosave_interval 1800 # 每隔1800秒（30分钟）将内存中的数据库保存到磁盘，可根据需要调整

当persistence设置为true时，Mosquitto 会将消息数据存储到persistence_location指定的目录中。autosave_interval控制着内存中数据保存到磁盘的时间间隔，较小的时间间隔可以提高数据的安全性，但可能会增加磁盘 I/O 操作；较大的时间间隔则相反。

会话管理：MQTT 中的会话用于维护客户端与服务器之间的状态，特别是对于持久会话（clean session 为 false），服务器会保存客户端的订阅信息和未确认的消息。在客户端连接时，可以通过设置clean session标志来控制会话的行为。以 Python 的paho - mqtt库为例，创建客户端时设置clean_session=False来建立持久会话：

复制代码

import paho.mqtt.client as mqtt

client = mqtt.Client(client_id="my_client", clean_session=False)

在 Mosquitto 的配置文件中，也有一些与会话相关的配置，比如persistent_client_expiration，用于设置持久客户端在多长时间不连接后被删除。默认情况下，持久客户端不会被删除，如果希望设置过期时间，比如 30 天，可以在配置文件中添加：

复制代码

persistent_client_expiration 30d

上述配置表示如果一个持久客户端 30 天没有重新连接，服务器将删除与该客户端相关的会话信息。通过合理配置消息持久化与会话设置，可以确保 MQTT 通信的可靠性和稳定性，满足不同应用场景的需求。