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## MQTT 协议

[MQTT](http://mqtt.org/) 是机器对机器（M2M）/“物联网”连接协议。

它被设计为一种非常轻量级的发布/订阅消息传递。

对于与需要较小代码占用和/或网络带宽非常宝贵的远程位置的连接很有用。

IoTDB 支持 MQTT v3.1（OASIS 标准）协议。
IoTDB 服务器包括内置的 MQTT 服务，该服务允许远程设备将消息直接发送到 IoTDB 服务器。

<img style="width:100%; max-width:800px; max-height:600px; margin-left:auto; margin-right:auto; display:block;" src="https://user-images.githubusercontent.com/6711230/78357432-0c71cf80-75e4-11ea-98aa-c43a54d469ce.png">

### 内置 MQTT 服务
内置的 MQTT 服务提供了通过 MQTT 直接连接到 IoTDB 的能力。 它侦听来自 MQTT 客户端的发布消息，然后立即将数据写入存储。
MQTT 主题与 IoTDB 时间序列相对应。
消息有效载荷可以由 Java SPI 加载的`PayloadFormatter`格式化为事件，默认实现为`JSONPayloadFormatter` 
   默认的`json`格式化程序支持两种 json 格式以及由他们组成的json数组，以下是 MQTT 消息有效负载示例：

```json
 {
      "device":"root.sg.d1",
      "timestamp":1586076045524,
      "measurements":["s1","s2"],
      "values":[0.530635,0.530635]
 }
```
或者
```json
 {
      "device":"root.sg.d1",
      "timestamps":[1586076045524,1586076065526],
      "measurements":["s1","s2"],
      "values":[[0.530635,0.530635], [0.530655,0.530695]]
 }
```
或者以上两者的JSON数组形式。

<img style="width:100%; max-width:800px; max-height:600px; margin-left:auto; margin-right:auto; display:block;" src="https://user-images.githubusercontent.com/6711230/78357469-1bf11880-75e4-11ea-978f-a53996667a0d.png">

### MQTT 配置
默认情况下，IoTDB MQTT 服务从`${IOTDB_HOME}/${IOTDB_CONF}/iotdbengine.properties`加载配置。

配置如下：

| 名称      | 描述         | 默认 |
| ------------- |:-------------:|:------:|
| enable_mqtt_service      | 是否启用 mqtt 服务 | false |
| mqtt_host      | mqtt 服务绑定主机 | 0.0.0.0 |
| mqtt_port      | mqtt 服务绑定端口 |   1883 |
| mqtt_handler_pool_size | 处理 mqtt 消息的处理程序池大小 |    1 |
| mqtt_payload_formatter | mqtt 消息有效负载格式化程序 |    json |
| mqtt_max_message_size | mqtt 消息最大长度（字节）|   1048576 |

### 示例代码
以下是 mqtt 客户端将消息发送到 IoTDB 服务器的示例。

 ```java
MQTT mqtt = new MQTT();
mqtt.setHost("127.0.0.1", 1883);
mqtt.setUserName("root");
mqtt.setPassword("root");

BlockingConnection connection = mqtt.blockingConnection();
connection.connect();

Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    String payload = String.format("{\n" +
            "\"device\":\"root.sg.d1\",\n" +
            "\"timestamp\":%d,\n" +
            "\"measurements\":[\"s1\"],\n" +
            "\"values\":[%f]\n" +
            "}", System.currentTimeMillis(), random.nextDouble());

    connection.publish("root.sg.d1.s1", payload.getBytes(), QoS.AT_LEAST_ONCE, false);
}

connection.disconnect();
 ```


### 自定义 MQTT 消息格式

事实上可以通过简单编程来实现 MQTT 消息的格式自定义。
可以在源码的 `example/mqtt-customize` 项目中找到一个简单示例。

步骤:
* 创建一个 Java 项目，增加如下依赖
```xml
        <dependency>
            <groupId>org.apache.iotdb</groupId>
            <artifactId>iotdb-server</artifactId>
            <version>${project.version}</version>
        </dependency>
```
* 创建一个实现类，实现接口 `org.apache.iotdb.db.mqtt.PayloadFormatter.java`

```java
package org.apache.iotdb.mqtt.server;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import org.apache.iotdb.db.protocol.mqtt.Message;
import org.apache.iotdb.db.protocol.mqtt.PayloadFormatter;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class CustomizedJsonPayloadFormatter implements PayloadFormatter {

    @Override
    public List<Message> format(ByteBuf payload) {
        // Suppose the payload is a json format
        if (payload == null) {
            return null;
        }

        String json = payload.toString(StandardCharsets.UTF_8);
        // parse data from the json and generate Messages and put them into List<Meesage> ret
        List<Message> ret = new ArrayList<>();
        // this is just an example, so we just generate some Messages directly
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            long ts = i;
            Message message = new Message();
            message.setDevice("d" + i);
            message.setTimestamp(ts);
            message.setMeasurements(Arrays.asList("s1", "s2"));
            message.setValues(Arrays.asList("4.0" + i, "5.0" + i));
            ret.add(message);
        }
        return ret;
    }

    @Override
    public String getName() {
        // set the value of mqtt_payload_formatter in iotdb-datanode.properties as the following string:
        return "CustomizedJson";
    }
}
```
* 修改项目中的 `src/main/resources/META-INF/services/org.apache.iotdb.db.mqtt.PayloadFormatter` 文件:
  将示例中的文件内容清除，并将刚才的实现类的全名（包名.类名）写入文件中。注意，这个文件中只有一行。
  在本例中，文件内容为: `org.apache.iotdb.mqtt.server.CustomizedJsonPayloadFormatter`
* 编译项目生成一个 jar 包: `mvn package -DskipTests`


在 IoTDB 服务端:
* 创建 ${IOTDB_HOME}/ext/mqtt/ 文件夹, 将刚才的 jar 包放入此文件夹。
* 打开 MQTT 服务参数. (`enable_mqtt_service=true` in `conf/iotdb-datanode.properties`)
* 用刚才的实现类中的 getName() 方法的返回值 设置为 `conf/iotdb-datanode.properties` 中 `mqtt_payload_formatter` 的值， 
  , 在本例中，为 `CustomizedJson`
* 启动 IoTDB
* 搞定.

More: MQTT 协议的消息不限于 json，你还可以用任意二进制。通过如下函数获得：
`payload.forEachByte()` or `payload.array`。 
