MQTT คืออะไร และทำงานอย่างไร

Question

MQTT เป็นโปรโตคอลมาตรฐานหนึ่ง ที่ใช้ในงาน Internet of Things (IoT) การรับส่งข้อมูลจะมี MQTT Broker เป็นศูนย์กลางเพื่อจัดการดูแลว่าจะรับข้อมูลใด และจะต้องส่งข้อมูลแต่ละอย่างไปให้ปลายทางที่ใด โดยมีโครงสร้างดังนี้   MQTT Broker : ศูนย์กลางรับข้อมูลจาก Publisher และส่งต่อข้อมูลไปยัง Subscriber ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลนั้นๆ Publisher: ผู้ที่ส่งข้อมูลไปยัง MQTT Broker โดยที่จะแยกข้อมูลตาม Topic เช่น เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิใช้ Topic /ibcon_data/device1/temperature เซ็นเซอร์วัดความชื้น Topic /ibcon_data/device2/humidity สถานะหลอดไฟ Topic /ibcon_data/device3/light1 Subscriber: ผู้ที่รับข้อมูลจาก MQTT Broker โดยที่รับได้เฉพาะข้อมูลตาม Topic ที่ได้ subscribe ไว้กับ broker ทั้งนี้อุปกรณ์หนึ่งอาจจะเป็นทั้ง publisher และ subscriber รวมถึงเป็น broker ในตัวได้ด้วยเช่นกัน ขึ้นอยู่กับการออกแบบใช้งาน เช่น ในกรณีที่ต้องการให้สั่งงานกลับไปยัง I/O Modules สามารถให้ I/O Modules ทำการ Subscribe Topic สำหรับ output ได้   ข้อดีของ MQTT คือ ข้อมูลที่รับส่งมีขนาดเล็ก ช่วยให้ประหยัด bandwidth ใช้ทรัพยากรในการประมวลผลน้อย จึงสามารถใช้บน ไมโครคอนโทรเลอร์ขนาดเล็กได้ สามารถสื่อสารได้ 2 ทาง ทั้งการส่งข้อมูลออก และอ่านข้อมูลกลับ รองรับการขยายใช้งานกับอุปกรณ์ IoT หลายล้านตัวพร้อมกัน การรับส่งข้อมูลมีความน่าเชื่อถือ เนื่องจากสามารถเลือกระดับของ Quality of Service (QoS) ให้มีการยืนยันการรับส่งข้อมูลได้ ใช้ได้กับระบบเครือข่ายที่มีความเสถียรต่ำ เช่น เครือข่ายโทรศัพท์มือถือ รองรับการใช้ TLS สำหรับเข้ารหัสข้อมูล (encryption) และระบุ username password สำหรับการอนุญาตเข้าใช้งาน (authentication) ได้ จึงมีความปลอดภัยของข้อมูล   ในการติดต่อกับ MQTT Broker โดยส่วนใหญ่จะมีข้อมูลที่ต้องระบุดังนี้ Server: IP Address หรือ Domain name ของเครื่องที่เป็น MQTT Broker ส่วนของ broker นี้มีทั้ง Public MQTT Broker (https://www.hivemq.com/public-mqtt-broker/) ใช้สำหรับทดสอบเท่านั้น หรือเป็น broker ที่อยู่บน cloud คิดเป็นรายเดือน หรือตั้ง broker บนเซิร์ฟเวอร์ตนเอง Port: พอร์ตที่ใช้สำหรับ MQTT โดย default จะเป็น 1883 แต่ทั้งนี้ต้องเช็คการตั้งค่ากับทาง MQTT Broker ที่ใช้เพิ่มเติม ซึ่งจะมีให้เลือกเป็น TCP Port หรือ Websocket Port และถ้าใช้ SSL/TLS ก็จะต้องใช้เป็นพอร์ตที่ระบุเป็น SSL/TLS แทน SSL/TLS: ระบุว่าจะใช้การเข้ารหัสข้อมูล (SSL/TLS) หรือไม่ Client ID: ID ของอุปกรณ์ที่จะไปติดต่อกับ broker หากปล่อยว่าง ID จะถูกสร้างขึ้นเองอัตโนมัติ Heartbeat / Keep alive time: ความถี่ในการส่งข้อมูลเพื่อเช็คว่ายังเชื่อมต่อได้ปกติหรือไม่ Security (Username, Password): ใส่ Username และ Password เพื่อระบุตัวตน (ขึ้นอยู่กับ broker ว่าต้องใช้หรือไม่) Last will: ข้อมูลหรือข้อความที่ broker จะส่งไปให้ subscriber ของ topic นั้นๆ เมื่อ broker ติดต่อกับ client ที่ publish ข้อมูลไม่ได้ (ไม่ได้รับข้อมูลจาก client และ client ไม่ได้ส่งข้อความ disconnect มาให้ตามปกติ) ระบุข้อมูลที่ต้องการ Publish หรือ Subscribe Topic: ชื่อข้อมูล (แต่ละข้อมูลและแต่ละอุปกรณ์ต้องมีชื่อไม่ซ้ำกัน เช่น /device1/temperature หรือ /device2/humidity) Quality of Service (QoS): ระดับคุณภาพของการส่งข้อมูล มี 3 ระดับ คือ 0 = ส่งครั้งเดียว และไม่รอการตอบกลับว่าส่งถึงหรือไม่ (น่าเชื่อถือน้อยสุดแต่เร็วที่สุด) 1 = ส่งอย่างน้อย 1 ครั้ง ส่งซ้ำได้จนกว่าจะได้รับการตอบกลับ (PUBACK) เพื่อยืนยันว่าส่งถึง Broker 2 = ส่งครั้งเดียว และรอการตอบกลับไปมา 2 รอบ เพื่อยืนยันข้อมูลที่ส่งทั้งไปและกลับ (น่าเชื่อถือมากสุดแต่ช้าที่สุด) Retain: การที่เลือกว่าให้ broker เก็บค่าล่าสุดไว้แม้ว่าการเชื่อมต่อจะขาดไปหรือไม่   Reference: https://mqtt.org/