Rust语言从入门到精通系列 - paho-mqtt模块实战(入门)

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息传输协议，它被设计用于低带宽和不稳定网络环境下的物联网设备通信。Rust是一种安全、并发和高效的编程语言，它在系统编程和网络编程方面有着很好的表现。在本教程中，我们将介绍如何使用Rust语言和paho-mqtt模块实现MQTT协议的应用。

前面写过3篇介绍 rumqttc 的教程，本篇开始使用 paho-mqtt 模块是c库的封装, 支持v5协议，qos 2等更复杂的特性。

环境准备#

我们需要先安装好相关的开发环境。在Cargo.toml中添加依赖：

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paho-mqtt = "0.12.1"

连接MQTT服务器#

在使用MQTT协议之前，我们需要先连接到MQTT服务器。以下是连接MQTT服务器的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
2

3
fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
7
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
8
        .clean_session(false)
9
        .finalize();
10
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
11
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
12
}

在上面的示例代码中，我们首先创建了一个MQTT客户端对象，并指定了MQTT服务器的地址。然后，我们创建了一个连接选项对象，并设置了心跳间隔和会话清除标志。最后，我们使用连接选项对象连接到MQTT服务器，并打印连接响应信息。

发布MQTT消息#

在连接到MQTT服务器之后，我们可以使用MQTT客户端对象来发布消息。以下是发布MQTT消息的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
2

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fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
7
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
8
        .clean_session(false)
9
        .finalize();
10
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
11
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
12

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    let topic = "test/topic";
14
    let payload = "Hello, MQTT!";
15
    let message = mqtt::MessageBuilder::new()
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        .topic(topic)
17
        .payload(payload)
18
        .qos(mqtt::QOS_1)
19
        .finalize();
20
    let response = cli.publish(message).unwrap();
21
    println!("Published MQTT message: {:?}", response);
22
}

在上面的示例代码中，我们首先连接到MQTT服务器，然后创建了一个MQTT消息对象，并设置了消息主题、消息负载和消息服务质量等级。最后，我们使用MQTT客户端对象来发布消息，并打印发布响应信息。

订阅MQTT主题#

在使用MQTT协议之前，我们需要先订阅MQTT主题。以下是订阅MQTT主题的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
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fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
7
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
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        .clean_session(false)
9
        .finalize();
10
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
11
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
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    let topic = "test/topic";
14
    let qos = mqtt::QOS_1;
15
    let response = cli.subscribe(topic, qos).unwrap();
16
    println!("Subscribed to MQTT topic: {:?}", response);
17
}

在上面的示例代码中，我们首先连接到MQTT服务器，然后创建了一个MQTT订阅对象，并设置了订阅主题和服务质量等级。最后，我们使用MQTT客户端对象来订阅主题，并打印订阅响应信息。

同时发布和订阅MQTT消息#

在使用MQTT协议时，我们通常需要同时发布和订阅MQTT消息。以下是同时发布和订阅MQTT消息的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
2

3
fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
7
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
8
        .clean_session(false)
9
        .finalize();
10
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
11
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
12

13
    let topic = "test/topic";
14
    let qos = mqtt::QOS_1;
15
    let response = cli.subscribe(topic, qos).unwrap();
16
    println!("Subscribed to MQTT topic: {:?}", response);
17

18
    let payload = "Hello, MQTT!";
19
    let message = mqtt::MessageBuilder::new()
20
        .topic(topic)
21
        .payload(payload)
22
        .qos(mqtt::QOS_1)
23
        .finalize();
24
    let response = cli.publish(message).unwrap();
25
    println!("Published MQTT message: {:?}", response);
26

27
    for message in cli.start_consuming() {
28
        println!("Received MQTT message: {:?}", message);
29
    }
30
}

在上面的示例代码中，我们首先连接到MQTT服务器，然后创建了一个MQTT订阅对象，并设置了订阅主题和服务质量等级。接着，我们创建了一个MQTT消息对象，并使用MQTT客户端对象来发布消息。最后，我们使用MQTT客户端对象来接收消息，并打印接收到的消息。

断开MQTT服务器连接#

在使用MQTT协议之后，我们需要断开与MQTT服务器的连接。以下是断开MQTT服务器连接的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
2

3
fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
7
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
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        .clean_session(false)
9
        .finalize();
10
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
11
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
12

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    cli.disconnect(None).unwrap();
14
    println!("Disconnected from MQTT server.");
15
}

在上面的示例代码中，我们首先连接到MQTT服务器，然后使用MQTT客户端对象来断开与MQTT服务器的连接，并打印断开连接信息。

进阶使用#

在本节中，我们将介绍如何使用Rust语言和paho-mqtt模块实现MQTT协议的进阶应用。我们将提供2个示例，分别是：

使用SSL/TLS连接MQTT服务器
使用认证机制连接MQTT服务器

使用SSL/TLS连接MQTT服务器#

在使用MQTT协议时，我们通常需要使用SSL/TLS协议来保证通信安全。以下是使用SSL/TLS连接MQTT服务器的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
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use std::fs::File;
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use std::io::BufReader;
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use std::sync::Arc;
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use rustls::ClientConfig;
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fn main() {
9
    let host = "ssl://localhost:8883";
10
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
11

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    let mut root_store = rustls::RootCertStore::empty();
13
    let cert_file = &mut BufReader::new(File::open("cert.pem").unwrap());
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    root_store.add_pem_file(cert_file).unwrap();
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    let config = ClientConfig::builder()
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        .with_root_certificates(root_store)
17
        .with_no_client_auth();
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    let tls = Arc::new(config);
19

20
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
21
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
22
        .ssl_options(mqtt::SslOptionsBuilder::new()
23
            .ssl_version(mqtt::SslVersion::TlsV1_2)
24
            .server_name_indication(host)
25
            .build(tls))
26
        .clean_session(false)
27
        .finalize();
28
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
29
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
30
}

在上面的示例代码中，我们首先创建了一个MQTT客户端对象，并指定了使用SSL/TLS协议连接MQTT服务器的地址。然后，我们使用rustls 0.20+的ClientConfig::builder()模式构建TLS配置，通过with_root_certificates()加载CA证书，通过with_no_client_auth()设置无需客户端认证。最后，我们创建了一个连接选项对象，并设置了心跳间隔、SSL/TLS选项和会话清除标志。我们使用连接选项对象连接到MQTT服务器，并打印连接响应信息。

使用认证机制连接MQTT服务器#

在使用MQTT协议时，我们通常需要使用认证机制来保证通信安全。以下是使用认证机制连接MQTT服务器的示例代码：

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extern crate paho_mqtt as mqtt;
2

3
fn main() {
4
    let host = "tcp://localhost:1883";
5
    let cli = mqtt::Client::new(host).unwrap();
6

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    let username = "user";
8
    let password = "password";
9
    let conn_opts = mqtt::ConnectOptionsBuilder::new()
10
        .keep_alive_interval(std::time::Duration::from_secs(20))
11
        .user_name(username)
12
        .password(password)
13
        .clean_session(false)
14
        .finalize();
15
    let response = cli.connect(conn_opts).unwrap();
16
    println!("Connected to MQTT server: {:?}", response);
17
}

在上面的示例代码中，我们首先创建了一个MQTT客户端对象，并指定了MQTT服务器的地址。然后，我们创建了一个连接选项对象，并设置了心跳间隔、用户名、密码和会话清除标志。我们使用连接选项对象连接到MQTT服务器，并打印连接响应信息。

总结#

在本教程中，我们介绍了如何使用Rust语言和paho-mqtt模块实现MQTT协议的应用。我们提供了几个基础应用的示例代码，包括连接MQTT服务器、发布MQTT消息、订阅MQTT主题、同时发布和订阅MQTT消息和断开MQTT服务器连接。

音乐

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