7 عامل باید هنگام انتخاب کارگزار MQTT 2023 در نظر بگیرید

کارگزار MQTT نقش مهمی در تسهیل پیام رسانی بین دستگاه های IoT دارد و آن را به یک مؤلفه اصلی در برنامه های IoT تبدیل می کند. به این ترتیب ، انتخاب کارگزار MQTT مناسب به عنوان اولیه و مهمترین گام در ساخت برنامه های IoT است. در این مقاله ملاحظات انتخاب عمومی و نگرانی های احتمالی بر اساس الزامات و سناریوهای معمولی پروژه IoT بیان شده است. با توجه به این عوامل ، خوانندگان می فهمند که چگونه یک کارگزار MQTT را انتخاب می کنند که با نیازها و نیازهای منحصر به فرد خود هماهنگ باشد.

الزامات پروژه خود را مشخص کنید

این بازار انواع کارگزاران MQTT را ارائه می دهد ، از گزینه های استقرار خصوصی گرفته تا خدمات مبتنی بر ابر که امکان اتصال MQTT را فراهم می کند.

داشتن گزینه های زیادی گزینه های بیشتری را به شما می دهد ، اما تصمیم گیری به دلیل افزایش پیچیدگی ، تصمیم گیری را دشوارتر می کند.

هیچ فرمول جهانی برای تصمیم گیری بهترین تصمیم وجود ندارد. با این حال ، سؤالات زیر ممکن است شما را در روند انتخاب راهنمایی کند:

1. مقیاس مورد انتظار دستگاه ها در دراز مدت چیست؟
2. معیارهای عملکرد لازم چیست؟تأخیر پیام و قابلیت اطمینان برای پروژه شما چقدر ضروری است؟
3. کارگزار MQTT در کجا قرار خواهد گرفت؟چگونه از داده ها استفاده می کنید؟
4. کاربران و دستگاههای IoT از نظر جغرافیایی کجا واقع شده اند؟
5. ویژگی های داده های شما چیست؟آیا اندازه و فرکانس پیام توجه لازم است؟
6. چگونه داده های IoT را در برنامه خود پردازش می کنید ، از جمله زبان برنامه نویسی ترجیحی و اجزای ذخیره و تجزیه و تحلیل داده ها؟
7. آیا یک کارگزار MQTT به طور گسترده ای در صنعت مربوطه وجود دارد؟
8. آیا بودجه ای برای خدمات پولی دارید؟
9. …

این سؤالات به شما کمک می کند تا ویژگی ها و ویژگی های مورد نیاز خود را از کارگزار MQTT شناسایی کنید. در بخش زیر از ویژگی های کارگزار MQTT در جزئیات بیشتر بحث خواهیم کرد تا به شما در انتخاب مناسب ترین کارگزار MQTT برای پروژه خود کمک کند.

چگونه کارگزار MQTT کار می کند

ابتدا بیایید درک کنیم که چگونه کارگزار MQTT عملکرد دارد.

کارگزار MQTT از مدل پیام رسانی Publish-Subscrib استفاده می کند ، به این معنی که مشتری ناشر پیام پیام را به یک موضوع خاص ارسال می کند و یک مشتری مشترک پیام با عضویت در همان موضوع ، پیام را دریافت می کند. این پیام به کلیه مشترکانی که در این موضوع مشترک شده اند تحویل داده می شود.

نمودار زیر نشان می دهد که چگونه مدل انتشار-اشتراک ، توزیع پیام را در بین مشترکان مختلف امکان پذیر می کند ، که می تواند دستگاه ها یا برنامه های کاربردی باشد.

این مراحلی است که مشتری و کارگزار MQTT هنگام ارسال پیام انجام می دهند:

1. برقراری ارتباط: هم ناشر و هم مشتری مشترک درخواست اتصال را برای برقراری ارتباط با کارگزار MQTT آغاز می کنند.
2. اشتراک در موضوعات: مشتری مشترک در یک یا چند موضوع مشترک می شود.
3. انتشار پیام: مشتری ناشر موضوع و باری را برای انتشار پیام مشخص می کند.
4. مسیریابی پیام: هنگامی که کارگزار پیامی را دریافت می کند، لیست مشترکین را بررسی می کند و پیام را به همه مشتریانی که در موضوع مشترک شده اند هدایت می کند.
5. قطع ارتباط: کلاینت درخواست قطع ارتباط را آغاز می کند. کارگزار MQTT همچنین می تواند پس از استثناء شبکه یا انقضای ضربان قلب، ارتباط خود را با مشتری قطع کند.

اکثر کارگزاران MQTT ویژگی های اساسی مشخص شده در پروتکل MQTT را برای پشتیبانی از عملکرد پیام رسانی اولیه، مانند سطوح QoS، احراز هویت مشتری، پیام های حفظ شده، اشتراک های مشترک و غیره پیاده سازی می کنند. این ویژگی ها اجرای سریع موارد استفاده خاص را تسهیل می کند.

با این حال، چیزی بیشتر از آن وجود دارد. اگر کارگزار MQTT مانند یک بندر باشد، تحویل پیام فقط حمل و نقل کالا است. در واقع، برای اطمینان از حمل و نقل کالا، یک سیستم لجستیک کامل و امکانات ذخیره سازی برای ارائه پشتیبانی ضروری مورد نیاز است. برای ارسال کالا از نقاط مختلف به مقاصد مختلف، باید کالاها را از بسته بندی باز کرده و مجددا بسته بندی کرد و از روش های مختلف لجستیکی برای تحویل آن استفاده کرد. در فصل خارج از فصل و فصل اوج لجستیک، لازم است مقیاس امکانات بندری و پرسنل به صورت پویا و انعطاف پذیر تنظیم شود تا ضمن به حداکثر رساندن کارایی، تقاضا را برآورده کند.

در زمینه MQTT Broker، این الزامات مربوط به امنیت، رسیدگی به خطا، و نظارت بر معیارها برای عملیات اساسی، پردازش داده ها و قابلیت های یکپارچه سازی برای پیام MQTT و مقیاس پذیری برای کل سرویس است. این ویژگی ها برای ساخت برنامه های IoT در کلاس سازمانی که نیازهای مختلف را برآورده می کنند، ضروری هستند.

امنیت

امنیت یک عامل کلیدی است که هنگام انتخاب یک کارگزار MQTT باید در نظر گرفته شود و جنبه های زیر مهم است که در نظر داشته باشید.

احراز هویت مشتری

احراز هویت مشتری MQTT مشتریان را ملزم می کند تا هنگام اتصال به کارگزار MQTT، اعتبارنامه های خاصی را برای تأیید هویت خود ارائه دهند. در اینجا روش های رایج احراز هویت و الزامات آنها برای کارگزار MQTT آورده شده است:

مجوز انتشار و اشتراک

مجوز فرآیند تأیید امتیازات عملیاتی مشتریان برای یک موضوع خاص قبل از انتشار یا مشترک شدن است. لیست های مجوز معمولاً در پایگاه های داده داخلی یا خارجی ذخیره می شوند و باید در زمان واقعی به روز شوند تا تغییرات کسب و کار را منعکس کنند.

موارد زیر برخی از الزامات معمول برای عملکرد مجوز هستند:

آسیب پذیری های نرم افزار و امنیت فناوری اطلاعات سازمانی

صنعت نرم افزار بینش های ارزشمندی را از تجربیات گذشته به دست آورده است و تشخیص می دهد که آسیب پذیری های امنیتی در نرم افزار می تواند به طور قابل توجهی بر عملیات یک سازمان تأثیر بگذارد.

اگر قصد دارید از یک کارگزار MQTT در یک محیط تولید استفاده کنید، انجام یک ارزیابی امنیتی دقیق با استفاده از روش های اعتبارسنجی امنیتی به طور گسترده پذیرفته شده برای اطمینان از انطباق آن با استانداردهای امنیتی ضروری است:

• اعتبار سنجی منبع باز: باز بودن کد کارگزار و سطح اعتبار سنجی آن توسط جامعه منبع باز را بررسی کنید.
• یکپارچه سازی امنیتی: بررسی کافی تست امنیتی و حفاظت، و اتخاذ راه حل های امنیتی حرفه ای.

امنیت IT شرکت برای محافظت از داده های سازمانی از تهدیدهای مختلف امنیتی مانند نشت داده ها ، تخریب ، سرقت و سوءاستفاده ضروری است. برای اطمینان از امنیت بهینه ، خط مشی های رمز عبور ، حسابرسی های امنیتی ، رمزگذاری داده ها و سایر ویژگی های امنیتی مربوطه باید توسط کارگزاران MQTT ارائه شود.

خوشه بندی و مقیاس خودکار

یک خوشه کارگزار MQTT سیستمی است که بار کار اتصال و پیام رسانی را بین چندین کارگزاران MQTT توزیع می کند (همچنین به عنوان گره نیز شناخته می شود).

مشتری ها می توانند بدون آگاهی از عملکرد داخلی یا هرگونه تغییر در تعداد گره ها ، با خوشه به عنوان یک نهاد متحد در تعامل باشند. این خوشه اتصالات را کنترل می کند و همچنین پیام ها را مانند یک گره واحد منتشر و مشترک می کند.

چرا ما به خوشه کارگزار MQTT احتیاج داریم؟

از اتصالات بزرگتر و مقیاس پذیری بالاتر اطمینان حاصل کنید

تصور کنید که شما یک ماشین مجهز به قابلیت IoT دارید. از آنجا که بازار را سیل می کند ، با فروش ماهانه هزاران نفر به ده ها هزار واحد ، کارگزار MQTT شما باید در سالهای آینده برای افزایش احتمالی ارتباطات ، از ده ها هزار تا میلیون ها دلار آماده شود. با به روزرسانی OTA از سیستم وسیله نقلیه ، انتظار می رود داده های بیشتری به ابر منتقل شود و باعث افزایش قابل توجهی در توان پیام برای کارگزار MQTT شما شود.

با استفاده از یک کارگزار MQTT با پشتیبانی خوشه ای ، شما می توانید گره ها را به خوشه در زمان اجرا اضافه کنید و باعث می شود مقیاس افقی آسان باشد تا تعداد فزاینده ای از پیام های MQTT و اتصالات مشتری را در خود جای دهد.

تضمین در دسترس بودن بالای خدمات

برای رسیدگی به خواسته های گسترش تجارت ، هر برنامه لازم نیست. به عنوان مثال ، اگر مشاغل شما صرفاً روی نظارت بر محیط زیست در یک مدرسه خاص یا تسهیلات تولیدی متمرکز شده باشد ، پیش بینی می شود که حجم مشتری و پیام ها برای چندین سال حتی بدون هیچ گونه تغییر سازگار باشد.

شاید متوجه شده باشید که یک کارگزار انفرادی MQTT این توانایی را دارد که ده ها هزار مشتری را در خود جای دهد ، که برای اکثر برنامه های IoT کافی است. با توجه به این ، آیا اجرای خوشه بندی ضروری است؟

در واقع آن است که. یک خوشه کارگزار MQTT حتی در صورت خرابی های خاص گره می تواند در عملکرد خود ادامه دهد ، تضمین می کند که هیچ نقطه شکست وجود ندارد و این سرویس در همه زمان ها در دسترس است.

بنابراین ، اگر به برنامه خود نیاز دارید تا قابل اعتماد باشد ، باید یک کارگزار MQTT را انتخاب کنید که از خوشه بندی پشتیبانی می کند.

فقط چند کارگزار MQTT از خوشه بندی پشتیبانی می کنند

مسئولیت اصلی خوشه کارگزار MQTT همگام سازی و تکرار حالت جلسه MQTT ، مانند پیام های مشترک و انتقال پیام در انتظار ، در بین گره های خوشه ای به روشی کارآمد و قابل اعتماد است. همچنین هدف آن تعادل بار اتصالات ، مدیریت دستگاه ها به صورت مرکزی و اطمینان از مقیاس پذیری و در دسترس بودن زیاد کل خوشه است.

اجرای تمام این ویژگی ها یک کار پیچیده است ، به همین دلیل استقرار بیشتر کارگزاران MQTT به یک گره واحد محدود می شود. با این حال ، با شناخت اهمیت مقیاس پذیری و در دسترس بودن زیاد ، برخی از این کارگزاران راه حل های تخصصی اجرای را ارائه می دهند.

برای پیوند چندین کارگزار از ویژگی پل MQTT استفاده کنید

استفاده از انتشار پیام MQTT و مشترک شدن برای تبادل پیام در بین کارگزاران متعدد ، سطح مقیاس پذیری را فراهم می کند و به مشتریان بیشتری امکان اتصال و تعامل با یکدیگر را می دهد. با این حال ، این شیوه ارتباطات بسیار ناکارآمد شناخته شده است و در دسترس بودن بالایی نیست.

حالت جلسه کامل را بین گره های مختلف همگام کنید

یکی از راه های دستیابی به در دسترس بودن کارگزاران MQTT ، اجرای چندین نمونه به طور همزمان و انجام هماهنگ سازی کامل حالت جلسه در بین گره ها است. در صورت عدم موفقیت یک گره ، تعادل بار می تواند به سرعت به گره دیگری تغییر یابد ، تهیه نسخه پشتیبان داغ یک ماشین و جلوگیری از هرگونه اختلال در برنامه های IoT. با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که این روش ممکن است بهترین انتخاب برای مقیاس بندی نباشد و می تواند منجر به افزایش هزینه ها شود.

اگرچه راه حل های فوق کاربردی هستند ، اما همزمان مقیاس پذیری و هم در دسترس بودن بالایی را ارائه نمی دهد و همچنین می تواند روند استقرار را پیچیده کند. برای ساده کردن ایجاد خدمات قابل اعتماد IoT که می توانند در صورت لزوم مقیاس شوند ، توصیه می شود کارگزاران MQTT را انتخاب کنید که از خود خوشه ای پشتیبانی می کنند.

دریابید که چگونه EMQX با استفاده از خوشه بندی کارآمد ، 100 متر اتصالات را با یک خوشه واحد به دست آورد.

رسیدن به اتصالات 100 متر MQTT با EMQX 5. 0

ادغام داده ها و موتور قانون

هنگام توسعه برنامه های IoT ، فعال کردن تبادل داده در بین چندین سیستم ، نه تنها بین دستگاه ها ، ضروری است.

به عنوان مثال ، داده های جمع آوری شده از سنسورها در یک خط کارخانه می توانند از طریق یک کارگزار MQTT به همراه سیستم های MES و ERP ارسال شوند. برای برقراری ارتباط قابل اعتماد بین این دو سیستم ، یک پایگاه داده یا یک صف پیام محور مانند Apache Kafka می تواند به عنوان یک پل باشد.

به همین ترتیب ، داده های سنسور آب و هوا پراکنده در یک شهر می تواند در یک پایگاه داده سری زمانی مانند InfluxDB برای تجزیه و تحلیل کامل جمع آوری و ذخیره شود ، و این امکان را فراهم می کند که پتانسیل کامل داده ها را تحقق بخشد.

یک روش ساده برای انجام این کار ، ایجاد برنامه ای است که از پیام های یک موضوع MQTT مشترک است و آنها را به ادغام داده های مربوطه می فرستد. برخی از کارگزاران MQTT این قابلیت را به عنوان افزونه یا پسوند ارائه می دهند ، زیرا این یک نیاز متداول است.

همچنین ممکن است قبل از صرفه جویی در آن برای تأمین نیازهای واقعی تجارت ، نیاز به فیلتر ، رمزگذاری یا در غیر این صورت پردازش داده ها داشته باشید.

برخی از کارگزاران MQTT یک موتور قاعده داخلی را ارائه می دهند که پردازش داده ها را با این امکان که کاربران را قادر به ایجاد قوانین داده محور بر روی کارگزار و ارسال نتایج به ادغام داده ها می کند ، تسهیل می کند. به طور معمول ، این عملکرد را می توان با استفاده از ابزارهای کم کد مانند SQL یا فرم پیکربندی کرد.

کل فرآیند در نمودار زیر نشان داده شده است:

برای برنامه های IoT که نیاز به ادغام با سیستم های داده خارجی دارند ، داشتن یک ادغام داده های داخلی و موتور قانون می تواند یک مزیت اصلی کارگزاران MQTT باشد. این ویژگی نیاز به کارهای توسعه اضافی را کاهش می دهد و می تواند تحویل تجارت را تسریع کند ، در عین حال امکان مقیاس خودکار در داخل خوشه را نیز برای در دسترس بودن بالا فراهم می کند.

کارایی

کارگزار MQTT برای اتصال تعداد زیادی از مشتری ها و فعال کردن پیام های عظیم استفاده می شود ، جایی که باید معیارهای عملکرد زیر در نظر گرفته شود:

1. حداکثر تعداد اتصالات: که به حداکثر تعداد اتصالات مشتری که کارگزار MQTT می تواند از آن پشتیبانی کند ، اشاره دارد.
2. تأخیر انتقال پیام: زمان ارسال پیام از فرستنده به گیرنده ، و در درجه اول به عملکرد کارگزار MQTT وابسته است ، با فرض یک محیط شبکه سازگار.
3. نرخ ارسال/دریافت پیام: تعداد پیام هایی که می توانند در هر ثانیه توسط کارگزار MQTT ارسال یا دریافت شوند.
4. عملکرد ذخیره سازی پیام: این متریک برای کارگزاران MQTT که از تداوم پیام با ادغام داده های خارجی پشتیبانی می کنند ، مرتبط است ، زیرا عملکرد عملکرد ذخیره سازی پیام را اندازه گیری می کند.

در حالی که عملکرد ضروری است ، این تنها چیزی نیست که در یک کارگزار MQTT به دنبال آن باشید. یک کارگزار با عملکرد بالا معمولاً در مناطق دیگر نیز عالی است ، اما فقط برای ارزیابی آن به معیارهای عملکرد متکی نیست ، مگر اینکه به طور قابل توجهی کم کار باشد.

علاوه بر این ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که معیارهای عملکرد گزارش شده توسط یک کارگزار MQTT بر اساس یک سناریوی خاص و عوامل مختلفی از قبیل نرخ پیام ، سطح موضوع ، پیام پیام ، اندازه بار پیام و وضعیت موتور قانون می تواند تأثیر بگذارد. نتایج

علاوه بر این ، هر کارگزار می تواند یک متریک عملکردی را که تکرار و بی ربط برای کاربران دشوار است ، مطالبه کند. اگر تقاضای عملکرد بالایی دارید ، لطفاً با دقت بررسی کنید که آیا فناوری آن می تواند نتایج مورد انتظار را ارائه دهد و آیا می توان نتایج آزمایش آن را تولید کرد یا خیر. دانش واقعی از عمل ناشی می شود ، بنابراین بهتر است بر اساس سناریوهای کاربردی خود یک تست استرس انجام دهید.

ابری بومی

Cloud Native یک معماری نرم افزاری مدرن و رویکرد تحویل است که به طور خاص برای تسهیل در ایجاد کارآمد و قابل اعتماد و استقرار برنامه های مبتنی بر ابر طراحی شده است.

با استفاده از فن آوری بومی ابر ، کارگزار MQTT و زیرساخت ها می توانند یکپارچه یکپارچه شوند تا از طریق استفاده از ظروف ، میکروسرویس ها و عملیات و نگهداری خودکار ، استقرار کارآمد ، انعطاف پذیر و قابل اعتماد را فعال کنند.

علاوه بر این ، فناوری بومی ابری قابلیت های مدیریتی مانند مدیریت پیکربندی ، مقیاس بندی خوشه ای ، ارتقاء یکپارچه ، کنترل گسل و نظارت یکپارچه را برای ارتقاء توسعه و عملکرد برنامه های IoT در مقیاس بزرگ ارائه می دهد.

برای دستیابی به این اهداف ، برای مقیاس پذیری و عملکردهای مدیریتی کارگزار MQTT بسیار مهم است که با قابلیت های اساسی زیرساخت های ابری کاملاً ادغام شود. با این حال ، در واقعیت ، سطح اجرای ابر بومی در بین کارگزاران مختلف متفاوت است.

ایجاد ، پیکربندی و مدیریت خوشه MQTT خود را با اپراتور EMQX Kubeetes خودکار کنید.

پشتیبانی از پسوندها

یک راه حل یک نرم افزار واحد نمی تواند الزامات همه کاربران را برآورده کند. برای تأمین نیازهای خاص ، مانند پشتیبانی از پروتکل های انتقال پیام چندگانه ، احراز هویت و مجوز سفارشی ، روشهای تخصصی رمزگذاری داده ها و قابلیت های نظارت و هشدار ، ممکن است لازم باشد عملکرد کارگزار MQTT را گسترش دهد.

برای تسهیل این امر ، کارگزار MQTT باید یک مکانیسم فرمت مناسب مانند معماری افزونه را فراهم کند تا در صورت لزوم سفارشی سازی را انجام دهد. علاوه بر این ، باید از زبانهای برنامه نویسی اصلی برای توسعه پسوند پشتیبانی کند.

هزینه

هزینه یک ملاحظه چند جانبه است که باید در رابطه با بودجه شما ارزیابی شود.

بسته به نیاز شما ، ممکن است شما برای خدمات سازمانی یا یک کارگزار منبع باز MQTT انتخاب کنید. بسیاری از کارگزاران منبع باز MQTT در دسترس هستند ، که به طور معمول می توانند در صورت اجازه مجوز منبع باز ، بدون تحمل هزینه های مجوز مستقر شوند. با این وجود ، نصب ، نگهداری و توسعه توسعه ممکن است به منابع اضافی نیاز داشته باشد.

هنگام استقرار کارگزاران MQTT برای برنامه های در مقیاس بزرگ ، ارزیابی عملکرد آنها و در نظر گرفتن هزینه های مرتبط با آنها ضروری است. کارگزاران MQTT با کارایی بالا می توانند به میزان قابل توجهی هزینه های مرتبط با سخت افزار ، شبکه و نگهداری را کاهش دهند و در نتیجه هزینه های کلی کمتری داشته باشند.

هنگام انتخاب یک سرویس Cloud MQTT مدیریت شده ، درک چگونگی صدور صورتحساب ضروری است ، زیرا معمولاً به تعداد اتصالات و میزان ترافیک بستگی دارد. شما باید جزئیات هر گزینه صورتحساب را با دقت مرور کنید و مقرون به صرفه ترین گزینه را برای مورد استفاده خاص خود انتخاب کنید.

ملاحظات اضافی

علاوه بر کارگزار MQTT ، چندین عامل دیگر نیز وجود دارد که باید در نظر بگیریم:

• ارائه خدمات پیشرفته و بومی شده ، ارائه دهندگان کارگزاران MQTT را انتخاب کنید که خدمات منطقه ای یا جهانی را ارائه می دهند ، زیرا آنها به شرکت ها کمک می کنند تا از فنی سریعتر پشتیبانی کنند ، تحویل را تسریع کنند و هزینه های قابل توجهی را کاهش دهند.
• از ایجاد سیستم های از ابتدا برای به حداقل رساندن خطرات و هزینه های سرمایه گذاری در هنگام انتخاب کارگزاران MQTT یا فن آوری برای پروژه های IoT جلوگیری کنید ، توصیه می شود با سابقه اثبات شده در صنعت ، راه حل های تعیین شده را انتخاب کنید. از سیستم های از ابتدا باید جلوگیری شود زیرا می تواند وقت گیر ، پرهزینه و بالقوه خطرناک باشد.
• از ادغام یکپارچه Edge و Cloud هنگام استقرار در لبه پشتیبانی کنید ، انتخاب یک کارگزار MQTT که دارای مصرف کم منابع باشد ، مهم است ، برای محیط های لبه بهینه شده است ، یا یک راه حل اثبات شده ابری دارد.
• نتیجه گیری در این مقاله ، ما معیارهای کلیدی را بیان کرده ایم که توسعه دهندگان باید هنگام انتخاب یک کارگزار MQTT برای پروژه های خود در نظر بگیرند. با ارزیابی دقیق هر معیار بر اساس نیازهای خاص خود ، خوانندگان می توانند تصمیم آگاهانه بگیرند و کارگزار MQTT را انتخاب کنند که متناسب با نیازهای آنها باشد.

EMQX Cloud را به صورت رایگان امتحان کنید یک سرویس MQTT کاملاً مدیریت شده برای IoT

Zaiming (سنگ) شیعه

EMQX CTO ، یک توسعه دهنده اختصاصی با اشتیاق به سیستم های پیام رسانی توزیع شده MQTT. همراه با تیم تحقیق و توسعه EMQ Stockholm ، ما در تلاش هستیم تا EMQX بهترین کارگزار MQTT را در دسترس قرار دهیم. اگر در مورد MQTT و EMQX سؤالی دارید ، با من تماس بگیرید.