? ? ? ? 前面的mqtt协议是从标准协议的视角进行的分析，接下来的这几个小节将从开源项目（mosquitto）、物联网操作系统（鸿蒙、freertos、rt-thread）对mqtt协议的支持、商业化的HiveMQ项目，三类产品和解决方案的视角去审视一下这个协议是如何实现的。
2.2 mqtt协议实现-mosquitto开源产品
? ? ? ? 为了更加深刻地理解mqtt协议的实现，从本小节开始将以一个开源项目为例，从代码现场去分析协议实现的细节，我们选择的开源项目是mosquitto。
? ? ? ? mosquitto是eclipse的IOT开源项目，该项目主要是实现了broker的角色，支持mqtt协议5.0、3.1.1和3.1版本，非常适合用在低功耗的设备上，比如低功耗的传感器、移动设备如手机、嵌入式设备。除了支持broker以外，该项目也提供了mqtt的客户端c库，支持客户端的发布和订阅模式，详细的介绍请参看参考文献[7]。另外该项目除了实现协议本身外，还提供了相关的辅助功能模块，如数据库模块，安全模块等，在项目开发和移植时具有很大的参考价值。项目的代码可以从参考[8]中得到，当前最新的版本是2.0.12版，我们将以此版本为蓝本进行解读。
2.2.1 mosquitto系统架构
? ? ? ? 在进行开源代码解读之前，首先要对代码的框架有个了解，即从宏观方面把握整个项目的结构，这样才不会陷入到代码细节中。为此笔者先去梳理了一下mosquitto的目录结构，并对目录结构的每一项按照其依赖关系做了如下图所示的分层结构。
? ? ? ? ?从图中可以看出主要包括apps和核心协议栈两大块，其中最重要的是核心协议栈。apps处于顶层，本身依赖于核心协议栈，主要是面对应用界面，对外提供可裁剪的安全的mqtt协议。接下来的核心协议栈，主要是实现了整个的mqtt协议栈，并对外提供产品化服务，其内部又包含了三大块：基础的底层lib，产品化相关的src，客户端有关的client。这三者之间lib是src和client的基础。lib的主要功能是实现mqtt协议栈，跟标准协议实现相对应的，还包括一些基础的系统和网络管理功能，lib可以为broker和client提供业务支撑。src主要是在lib的基础上，对协议栈做了产品化和业务处理，同时也对外提供除协议栈以外的功能，比如数据处理，通信连接等，更加注重端到端的产品化应用，比如bridge产品，更多地承担broker的角色。client主要是对配置做解析，并提供订阅和发布两项基本配置，主要承担客户端角色。
? ? ? ? 接下来进入到每一层（目录）的模块内部，从上图可以看到涉及更多细粒度的模块，还是一样的思路，分类整合模块，这样就可以简化细节，提取关键模块，对每一个层次的功能有更深刻的理解，如下图所示是笔者进一步整理后的架构图。
? ? ? ? 上图中自上而下来看，客户端的功能比较简单，主要就是实现生产和消费数据，对应发布和订阅配置，常用在终端设备上。产品化层对应着src，这个模块主要用在broker侧的设备上，如bridge，包含了中间系统层、产品化协议层和产品配置界面，在内部自上而下依赖，在通信的过程中会对主题、链路状态、数据存储、安全做系统的管理，实现较为复杂。上述两个模块依赖于平台层，平台层分为平台协议和平台系统两层。平台系统层屏蔽了通信和系统的管理，并且提供了日志功能，平台协议层对基础的报文进行解析，管理着通信质量、协议栈等功能。通过这样的层次和模块关系可以很方便地对模块进行移植和裁剪。
? ? ? ? 在上述模块的基础上，我们从发布/订阅的视角看一下数据流向。首先客户端发布主题，该发布信息会被平台层的报文解析模块进行封装，然后通过通信接口发布出去，过程中会对通信质量进行管理。作为broker端，即图中的产品化层在收到发布的主题后，会将topic存在数据库中，等待订阅者过来订阅，broker端还会实时检测链路状态、安全等。最后当另外一个客户端过来订阅主题时，同样由平台层的报文解析模块进行封装，然后发送订阅消息。这样就完成了一次完整的通信过程。
? ? ? ? 通过这张图可以一目了然地看到数据流向以及所依赖地模块，也能非常清晰地看出在具体的产品实现场景，哪些模块需要移植到客户端，哪些模块需要移植到broker端。
未完待续...
参考文献：
[3]商业化的mqtt组织HiveMQ Introduction :: HiveMQ Documentation
[5]MQTT Security Fundamentals - How to use MQTT in a secure way (hivemq.com)
[6]MQTT协议5.0中文版 | MQTT中文网 (p2hp.com)
[8]Download | Eclipse Mosquitto
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