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快速开始

为了更多用户能体验到 MQTT over QUIC 为物联网消息传输带来的提升,本章节指导您如何从零开始上手使用 MQTT over QUIC。

前置条件

了解 MQTT over QUIC

环境要求

在 CentOS 6、macOS 系统下并未包含 QUIC 编译,请自行从源码编译并在编译前指定环境变量 BUILD_WITH_QUIC=1,其他操作系统和平台则可以正常使用。

测试环境推荐使用 Docker 镜像,以下命令通过环境变量启用 QUIC 监听器并映射 UDP 14567 作为接入端口:

bash
docker run -d --name emqx \
  -p 1883:1883 -p 8083:8083 \
  -p 8084:8084 -p 8883:8883 \
  -p 18083:18083 \
  -p 14567:14567/udp \
  -e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__keyfile="etc/certs/key.pem" \
  -e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__certfile="etc/certs/cert.pem" \
  -e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__ENABLED=true \
emqx/emqx:5.7.0

有关 Docker 安装更多内容请参考 Docker 部署指南

启用 MQTT over QUIC

MQTT over QUIC 默认禁用,请通过以下配置手动开启。

  1. 打开配置文件 etc/emqx.conf,添加:

    bash
    # etc/emqx.conf
    listeners.quic.default {
      enabled = true
      bind = "0.0.0.0:14567"
      max_connections = 1024000
      keyfile = "etc/certs/key.pem"
      certfile = "etc/certs/cert.pem"
    }

    该配置表示启用 QUIC 监听器并绑定 UDP 14567 端口,保存成功后请重启 EMQX 以应用配置。

  2. 通过 CLI 执行 emqx ctl listeners 命令,可在结果中看到 MQTT over QUIC 监听器已启用:

bash
 > emqx ctl listeners
 quic:default
   listen_on       : :14567
   acceptors       : 16
   proxy_protocol  : undefined
   running         : true
 ssl:default
   listen_on       : 0.0.0.0:8883
   acceptors       : 16
   proxy_protocol  : false
   running         : true
   current_conn    : 0
   max_conns       : 512000

至此,您已经在 EMQX 上启用了 MQTT over QUIC 监听器,下面我们将接入客户端。

客户端 SDK 与工具

  • NanoSDK:由 EMQ 旗下 NanoMQ 团队发布的 C 语言的 MQTT SDK,除 MQTT over QUIC 外还支持 WebSocket、nanomsg/SP 等多协议。
  • NanoSDK-Python:NanoSDK 的 Python 语言 binding。
  • NanoSDK-Java:NanoSDK 的 Java JNA binding。
  • emqtt:Erlang 语言的 MQTT 客户端库,支持 QUIC。

除了客户端库之外,EMQ 还在边缘计算产品 NanoMQ 中提供了 MQTT over QUIC 桥接支持,在特定的应用中您可以借助 NanoMQ 实现边缘数据通过 QUIC 桥接上云,无需过多开发集成即可应用 MQTT over QUIC 的特性。

网络回退支持

考虑到 QUIC 基于 UDP 协议,目前许多运营商仍然对 UDP 包有特殊的路由策略,这往往导致 QUIC 连接无法成功建立或一直被丢包。

因此 MQTT over QUIC 客户端设计支持了 fallback 能力:API 层能够使用统一的操作编写业务,传输层则根据网络情况实时切换,当 QUIC 不可用时自动切换为 TCP/TLS 1.2,确保各类网络环境下业务都能正常运行。

示例 1:使用 NanoSDK 实现 MQTT over QUIC 连接

NanoSDK 基于 MsQuic 项目率先实现了第一个 C 语言的 MQTT over QUIC SDK,能无缝兼容 EMQX 5.0。内部采用全异步 IO 设计,将 QUIC Stream 和 MQTT 连接映射绑定,并内置实现了 0RTT 快速握手重连功能,支持多核任务并行。

NanoSDK API 方面保持了 MQTT over TCP 的使用习惯,一行代码即可基于 QUIC 创建 MQTT 客户端:

bash
## Create MQTT over Quic client with NanoSDK
nng_mqtt_quic_client_open(&socket, url);

消息示例代码请参考:https://github.com/nanomq/NanoSDK/tree/main/demo

编译后可以通过以下命令连接 EMQX 5.0 的 14567 端口进行测试。

bash
quic_client sub/pub mqtt-quic://127.0.0.1:14567 topic msg

NanoSDK 也提供 Java) 和 Python 的 binding:

示例 2:使用 NanoMQ 进行 MQTT over QUIC 桥接

NanoMQ 是一款超轻量、高性能且跨平台的边缘 MQTT 消息引擎,兼具多协议消息总线功能,支持 MQTT over QUIC 桥接功能。

它能够将传统 MQTT 客户端的数据转换成 QUIC 数据包并发给云端的 EMQX,从而为无法集成或找到合适 MQTT over QUIC SDK 的端侧设备和难以修改固件的嵌入式设备提供在 IoT 场景利用 QUIC 协议优势的捷径,降低使用门槛。

NanoMQ MQTT over QUIC bridge

  1. 下载安装 NanoMQ:

使用源码编译的方式

bash
git clone https://github.com/emqx/nanomq.git
cd nanomq ; git submodule update --init --recursive

mkdir build && cd build
cmake -G Ninja -DNNG_ENABLE_QUIC=ON ..
sudo ninja install
  1. 配置 MQTT over QUIC 桥接

开启 QUIC 桥接功能的 NanoMQ 编译安装完成后,可以在配置文件/etc/nanomq.conf中配置 MQTT over QUIC 桥接功能,使用 mqtt-quic 作为 URL 前缀即是采用 QUIC 作为 MQTT 的传输层:

bash
## Bridge address: host:port .
##
## Value: String
bridge.mqtt.emqx.address=mqtt-quic://127.0.0.1:14567

更多内容请参考 NanoMQ - MQTT over QUIC 桥接

MQTT over QUIC CLI 工具

NanoMQ 还提供了 nanomq_cli ,其中包含有 MQTT over QUIC 的客户端工具供用户测试 EMQX 5.0 的MQTT over QUIC 功能:

bash
nanomq_cli quic --help
Usage: quic conn <url>
       quic sub  <url> \<qos> \<topic>
       quic pub  <url> \<qos> \<topic> \<data>

## subscribe example
nanomq_cli quic sub mqtt-quic://54.75.171.11:14567 2 msg

综上所述,您可以直接将 NanoSDK 集成到项目中,亦可以搭配 NanoMQ 使用,实现设备侧到云端的 QUIC 接入。