Hosting serwer MQTT na Raspberry Pi

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) to lekki protokół przesyłania wiadomości powszechnie używanych w aplikacjach IoT (Internet of Things) do niezawodnej i wydajnej komunikacji między urządzeniami. Hostowanie serwera MQTT na Raspberry Pi umożliwia stworzenie lokalnego centrum przesyłania wiadomości dla projektów IoT. Ten przewodnik prowadzi do konfigurowania i uruchamiania serwera MQTT na Raspberry Pi.

Czego będziesz potrzebować

Raspberry Pi (Każdy model z obsługą GPIO, np. PI 3, PI 4)
Karta microSD (co najmniej 8 GB, klasa 10 lub lepsza)
Zasilacz (5 V, minimum 2,5A dla PI 3; 5 V, 3A dla PI 4)
Raspberry Pi OS (Wersja lite lub komputerów stacjonarnych)
Połączenie internetowe
Klienci MQTT (np. ESP8266, ESP32 lub narzędzia programowe MQTT)

Krok 1: Zaktualizuj Raspberry Pi

Upewnij się, że twoje Raspberry Pi jest aktualne:
```
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
```

Krok 2: Zainstaluj broker Mosquitto MQTT

Mosquitto jest lekkim i szeroko stosowanym brokerem MQTT.

Zainstaluj Mosquitto i jego narzędzia klienta:

sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients

Włącz Mosquitto, aby zacząć od rozruchu:
```
sudo systemctl enable mosquitto
```
Rozpocznij usługę Mosquitto:
```
sudo systemctl start mosquitto
```

Krok 3: Przetestuj brokera MQTT

Otwórz dwa terminal Windows lub SSH Sessions na Raspberry Pi.
W pierwszym terminalu zasubskrybuj temat testowy:
```
mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
```

W drugim terminalu opublikuj wiadomość testową:

mosquitto_pub -h localhost -t test/topic -m "Hello, MQTT!"

Powinieneś zobaczyć wiadomość „Witaj, MQTT!” w pierwszym terminalu.

Krok 4: Skonfiguruj Mosquitto dla połączeń zewnętrznych

Otwórz plik konfiguracyjny Mosquitto:

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

Dodaj następujące wiersze, aby umożliwić połączenia zewnętrzne:
```
listener 1883
allow_anonymous true
```
Notatka: W środowiskach produkcyjnych skonfiguruj uwierzytelnianie użytkownika zamiast umożliwienia anonimowego dostępu.
Uruchom ponownie usługę Mosquitto, aby zastosować zmiany:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Przetestuj połączenie z innego urządzenia w tej samej sieci za pomocą narzędzia klienta MQTT (np. MQTT.FX lub MQTT Explorer).

Krok 5: Zabezpiecz broker MQTT (opcjonalnie)

Włącz uwierzytelnianie hasła:
```
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd <username>
```
- Wprowadź i potwierdź hasło dla użytkownika.
Zaktualizuj plik konfiguracyjny Mosquitto, aby użyć pliku hasła:
```
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/passwd
```
Uruchom ponownie usługę Mosquitto:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Przetestuj połączenie za pomocą nazwy użytkownika i hasła.

Krok 6: Podłącz urządzenia IoT z brokerem MQTT

Dla ESP8266/ESP32: Użyj Arduino IDE, aby zaprogramować urządzenia IoT, aby publikować/subskrybować tematy w brokerze Raspberry PI MQTT.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* ssid = "YourSSID";
const char* password = "YourPassword";
const char* mqtt_server = "<raspberry-pi-ip>";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
  WiFi.begin(ssid, password);
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    client.connect("ESPClient");
  }
  client.loop();
  client.publish("test/topic", "Hello from ESP8266!");
  delay(1000);
}

Dla klientów oprogramowania: Użyj MQTT.FX, MQTT Explorer lub Python z paho-mqtt biblioteka.

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Connected with result code "+str(rc))
    client.subscribe("test/topic")

def on_message(client, userdata, msg):
    print(msg.topic+" "+str(msg.payload))

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message

client.connect("<raspberry-pi-ip>", 1883, 60)

client.loop_forever()

Rozwiązywanie problemów

Nie można połączyć się z brokerem MQTT:
- Upewnij się, że Mosquitto działa: sudo systemctl status mosquitto
- Sprawdź ustawienia zapory na Raspberry Pi.
Błędy uwierzytelniania:
- Sprawdź nazwę użytkownika i hasło w konfiguracji Mosquitto i konfiguracji klienta.
Połączenie odmówiono:
- Upewnij się, że urządzenie znajduje się w tej samej sieci, co Raspberry Pi.
- Sprawdź, czy port 1883 jest otwarty.

Zastosowania MQTT

Komunikacja urządzenia IoT
Domowe systemy automatyzacji
Streaming danych w czasie rzeczywistym
Zdalne monitorowanie i kontrola

Wniosek

Hostowanie serwera MQTT na Raspberry Pi to doskonały sposób na umożliwienie lekkiej i niezawodnej komunikacji dla twoich projektów IoT. Postępując zgodnie z tym przewodnikiem, możesz skonfigurować i zabezpieczyć brokera Mosquitto MQTT, podłączyć urządzenia IoT i rozpocząć budowanie potężnych aplikacji. Eksperymentuj z różnymi konfiguracjami, aby zbadać pełny potencjał MQTT!