O protocolo Message Queue Telemetry Transport (MQTT) está presente no dia a dia da Internet das Coisas (IoT) e o seu principal uso é fazer as máquinas conversarem, também conhecido como Machine-to-Machine (M2M).
Nos últimos artigos temos dado ênfase aos sistemas embarcados, mais especificamente o NodeMCU e ao ESP8266. Pois bem, o NodeMCU possui embutido um cliente MQTT para a versão 3.1.1 do protocolo. No artigo de hoje não vou me ater ao NodeMCU, mas sim, irei explicar o que é o protocolo em si, pois ele pode ser utilizado em outros ambientes, além de sistemas embarcados.
Introdução
O protocolo de mensagens MQTT é projetado para um baixo consumo de banda de rede e requisitos de hardware sendo extremamente simples e leve. O MQTT foi desenvolvido pela IBM e Eurotech e é projetado para enviar dados através de redes intermitentes ou com baixa banda de dados, para isto o protocolo é desenvolvido em cima de vários conceitos que garantem uma alta taxa de entrega das mensagens.
O protocolo MQTT é baseado no TCP/IP e ambos, cliente e broker, necessitam da pilha TCP/IP para o seu funcionamento. O MQTT está na mesma camada OSI que o HTTP, porém a maior diferença entre os dois protocolos é o tamanho do payload. No HTTP, o payload é maior, o que inviabiliza o seu uso em conexões de baixa qualidade, como GSM por exemplo.
Paradigma Pub/Sub
O MQTT utiliza o paradigma publish/subscribe (pub/sub) para a troca de mensagens. O paradigma pub/sub implementa um middleware chamado de broker. O broker é responsável por receber, enfileirar e disparar as mensagens recebidas dos publishers para os subscribers. O publisher é responsável por se conectar ao broker e publicar mensagens. Já o subscriber é responsável por se conectar ao broker e receber as mensagens que ele tiver interesse. Na imagem abaixo possível observar a arquitetura do paradigma pub/sub.
O paradigma pub/sub utiliza o conceito de tópicos para processar as mensagens, em que cada mensagem é enviada para um determinado tópico. Diferente de outros protocolos de mensagem, o publisher não envia a mensagem diretamente ao subscriber, mas sim ao broker. O publisher envia a mensagem para o broker em um determinado tópico. O broker é responsável por receber a mensagem do publisher e fazer uma pré-filtragem das mensagens e enviá-las para os subscribers que estivem registrados em um determinado tópico.
Brokers e Clientes
Existem vários brokers MQTT disponíveis, uns pagos, uns gratuitos e por assim vai. Uma lista dos principais brokers pode ser conferida aqui.
Como sempre, se você pesquisar um pouco verá que alguns são mais populares que os outros. Não vou me ater a explicar um por um, pois não vem ao caso, cabe a você julgar qual broker atende melhor a sua aplicação. Porém, se você não sabe por qual começar, talvez você deva começar com o Mosquitto.
O Mosquitto possui código aberto, é compatível com as versões 3.1 e 3.1.1 do protocolo e funciona muito bem com o NodeMCU. Não possuo experiência com os demais, além deste e o RabbitMQ. O RabbitMQ é um broker AMQP poderoso que através de um plugin permite adicionar suporte a versão 3.x do MQTT.
Em relação aos clientes, varia de linguagem para linguagem, algumas possuem mais de uma opção de implementação, e novamente cabe a você escolher a que melhor lhe atende. A lista dos principais clientes pode ser conferida aqui.
Consideração final
Este artigo é uma breve introdução ao protocolo MQTT. No próximo artigo iremos utilizar o protocolo para enviar e receber informações. Se você quiser deixar tudo pronto para a segunda parte, tenha em mãos um ESP com o NodeMCU e Python ao seu alcance. :D
Espero que tenham gostado. Caso ficou alguma dúvida não deixe de comentar.
Até a próxima.
Este artigo é uma adaptação da monografia BUSTRACKER: Sistema de rastreamento para transporte coletivo de Alexandre Vicenzi e o texto na íntegra pode ser encontrado aqui.