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

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

---

Krok 1: Zaktualizuj Raspberry Pi

1. 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.

1. Zainstaluj Mosquitto i jego narzędzia klienta:

   sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
   

2. Włącz Mosquitto, aby zacząć od rozruchu:

   sudo systemctl enable mosquitto
   

3. Rozpocznij usługę Mosquitto:

   sudo systemctl start mosquitto
   

---

Krok 3: Przetestuj brokera MQTT

1. Otwórz dwa terminal Windows lub SSH Sessions na Raspberry Pi.

2. W pierwszym terminalu zasubskrybuj temat testowy:

   mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
   

3. W drugim terminalu opublikuj wiadomość testową:

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

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

---

Krok 4: Skonfiguruj Mosquitto dla połączeń zewnętrznych

1. Otwórz plik konfiguracyjny Mosquitto:

   sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   

2. Dodaj następujące wiersze, aby umożliwić połączenia zewnętrzne:

   listener 1883
   allow_anonymous true
   

   Notatka: W środowiskach produkcyjnych skonfiguruj uwierzytelnianie użytkownika zamiast umożliwienia anonimowego dostępu.

3. Uruchom ponownie usługę Mosquitto, aby zastosować zmiany:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. 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)

1. Włącz uwierzytelnianie hasła:

   sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd <username>
   

   • Wprowadź i potwierdź hasło dla użytkownika.

2. Zaktualizuj plik konfiguracyjny Mosquitto, aby użyć pliku hasła:

   allow_anonymous false
   password_file /etc/mosquitto/passwd
   

3. Uruchom ponownie usługę Mosquitto:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. Przetestuj połączenie za pomocą nazwy użytkownika i hasła.

---

Krok 6: Podłącz urządzenia IoT z brokerem MQTT

1. 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);
   }
   

2. 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

1. Nie można połączyć się z brokerem MQTT:

   • Upewnij się, że Mosquitto działa: sudo systemctl status mosquitto
   • Sprawdź ustawienia zapory na Raspberry Pi.

2. Błędy uwierzytelniania:

   • Sprawdź nazwę użytkownika i hasło w konfiguracji Mosquitto i konfiguracji klienta.

3. Połączenie odmówiono:

   • Upewnij się, że urządzenie znajduje się w tej samej sieci, co Raspberry Pi.
   • Sprawdź, czy port 1883 jest otwarty.

---

Zastosowania MQTT

1. Komunikacja urządzenia IoT
2. Domowe systemy automatyzacji
3. Streaming danych w czasie rzeczywistym
4. 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!