src/zh/UserGuide/Master/Tree/API/Programming-MQTT.md

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# MQTT 协议

## 1. 概述

[MQTT](http://mqtt.org/) 是一种专为物联网（IoT）和低带宽环境设计的轻量级消息传输协议，基于发布/订阅（Pub/Sub）模型，支持设备间高效、可靠的双向通信。其核心目标是低功耗、低带宽消耗和高实时性，尤其适合网络不稳定或资源受限的场景（如传感器、移动设备）。

IoTDB 深度集成了 MQTT 协议能力，完整兼容 MQTT v3.1（OASIS 国际标准协议）。IoTDB 服务器内置高性能 MQTT Broker 服务模块，无需第三方中间件，支持设备通过 MQTT 报文将时序数据直接写入 IoTDB 存储引擎。

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

## 2. 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="/img/github/78357469-1bf11880-75e4-11ea-978f-a53996667a0d.png">

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

具体配置项如下：

| **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                                                                                                                                                                     | 127.0.0.1      |
| `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。**​**可选项：**​​**`json`**​**：仅适用于树模型。**​​**`line`**​**：仅适用于表模型。** | **json** |
| `mqtt_max_message_size`     | mqtt 消息最大长度（字节）                                                                                                                                                             | 1048576        |



## 4. 代码示例
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();
 ```


## 5. 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](https://github.com/apache/iotdb/tree/master/example/mqtt-customize) 项目中找到一个简单示例。

步骤:
1. 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>2.0.4-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
```
2. 创建一个实现类，实现接口 `org.apache.iotdb.db.mqtt.protocol.PayloadFormatter`

```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(String topic, 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-system.properties as the following string:
        return "CustomizedJson";
    }
}
```
3. 修改项目中的 `src/main/resources/META-INF/services/org.apache.iotdb.db.protocol.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`
4. 编译项目生成一个 jar 包: `mvn package -DskipTests`


在 IoTDB 服务端:
1. 创建 ${IOTDB_HOME}/ext/mqtt/ 文件夹, 将刚才的 jar 包放入此文件夹。
2. 打开 MQTT 服务参数. (`enable_mqtt_service=true` in `conf/iotdb-system.properties`)
3. 用刚才的实现类中的 getName() 方法的返回值 设置为 `conf/iotdb-system.properties` 中 `mqtt_payload_formatter` 的值， 
  , 在本例中，为 `CustomizedJson`
4. 启动 IoTDB
5. 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`。 


## 6. 注意事项

为避免因缺省client_id引发的兼容性问题，强烈建议在所有MQTT客户端中始终显式地提供唯一且非空的 client_id。
不同客户端在client_id缺失或为空时的表现并不一致，常见示例如下：
1. 显式传入空字符串
   • MQTTX：client_id=""时，IoTDB会直接丢弃消息；
   • mosquitto_pub：client_id=""时，IoTDB能正常接收消息。
2. 完全不传client_id
   • MQTTX：消息可被IoTDB正常接收；
   • mosquitto_pub：IoTDB拒绝连接。
   由此可见，显式指定唯一且非空的client_id是消除上述差异、确保消息可靠投递的最简单做法。