Aperçu de MQTT

Dans le paysage en constante évolution de l'internet des objets (IoT) et des protocoles de communication en temps réel, MQTT s'est imposé comme une solution puissante et polyvalente.

MQTT, qui était auparavant un acronyme pour Message Queue Telemetry Transport (voir ci-dessous), est un protocole de messagerie léger et efficace conçu pour les appareils à ressources limitées et les réseaux peu fiables.

Dans ce billet, j'aimerais donc me plonger dans l'histoire, les applications, les avantages et les inconvénients de MQTT.

L'histoire de MQTT

Les origines de MQTT remontent à la fin des années 1990, lorsque Andy Stanford-Clark et Arlen Nipper ont conçu le protocole pour surveiller les oléoducs. La surveillance de longs oléoducs dans des zones reculées peut évidemment représenter un défi.

L'idée était donc de proposer un dispositif extrêmement léger, permettant d'obtenir les informations nécessaires (état, température, etc.) à partir d'appareils situés au milieu de nulle part.

L'objectif initial était de développer un protocole qui minimiserait l'utilisation de la bande passante tout en assurant une transmission fiable des données. En d'autres termes, l'idée était de faciliter la communication télémétrique entre les capteurs des oléoducs et de minimiser l'utilisation de la bande passante.

Son modèle de publication et d'abonnement permettait aux capteurs et aux appareils de transmettre des données à un centre, où les abonnés (souvent des systèmes de surveillance) pouvaient recevoir et traiter ces informations.

Lorsque les produits IoT ont fait leur apparition et que les Raspberry Pis sont devenus monnaie courante, MQTT est devenu un moyen novateur de faire communiquer les appareils.

Ainsi, MQTT s'est rapidement étendu au-delà de son application initiale dans le domaine de la télémétrie.

Cette évolution a entraîné un changement notable de son nom.

Au départ, MQTT signifiait MQ Telemetry Transport, où MQ signifiait Message Queue (bien que les files de messages ne soient pas utilisées - nous y reviendrons plus loin).

Cependant, au fur et à mesure de son adoption et de la diversification de ses applications, le protocole a évolué au-delà d'une utilisation centrée sur la télémétrie. Aujourd'hui, il est possible de contrôler des choses avec MQTT, par exemple.

En fait, si vous avez lu notre lettre d'information cette semaine, vous le savez déjà, MQTT n'est plus synonyme d'un ensemble spécifique de mots.

C'est vrai - MQTT signifie simplement MQTT.

Aujourd'hui, le paysage applicatif est beaucoup plus vaste et diversifié qu'il ne l'était dans les années 90.

Au-delà de son utilisation traditionnelle dans la télémétrie, MQTT est maintenant une pierre angulaire des écosystèmes IoT (y compris PiCockpit), permettant une communication transparente entre les appareils, les capteurs et les applications.

Son efficacité et sa légèreté en font un choix idéal pour les environnements à ressources limitées, tels que les systèmes intégrés et les microcontrôleurs.

Comment cela fonctionne-t-il ?

MQTT utilise le modèle éditeur-abonné. Cela signifie qu'au cœur de l'architecture de MQTT se trouvent deux éléments clés : les éditeurs et les abonnés.

Ces composants communiquent par l'intermédiaire d'un courtier central, qui joue le rôle d'intermédiaire chargé d'acheminer les messages vers les destinations appropriées.

Vous avez donc trois appareils, capteurs ou applications qui doivent communiquer entre eux, comme votre ordinateur portable, votre Raspberry Pi et votre routeur. Si vous connectez le Raspberry Pi et votre ordinateur portable au WiFi via le routeur, vous pourrez utiliser le routeur comme intermédiaire pour connecter le Pi et l'ordinateur portable.

Plus précisément, les appareils envoient des messages en fonction des éléments suivants thèmes.

C'est un mot-clé dans le monde de MQTT.

Les sujets sont des éléments d'information très légers. Ils vous diront si un appareil est allumé ou éteint, sa température, son adresse IP, etc. Les thèmes ne vous fourniront pas des quantités infinies d'informations.

C'est ce qui rend MQTT si hyper efficace et si stable.

C'est aussi ce qui le rend parfait pour surveiller vos Raspberry Pis avec PiCockpit, par exemple. En effet, il permet d'établir une connexion cohérente et fiable entre les appareils.

Ce qui est génial, c'est que les thèmes fonctionnent de manière assez évidente. Un sujet s'articule autour de chaînes de textes séparées par des barres obliques, comme :

myRaspberryPis / livingRoomPi / température

Et ce sujet sert de canal de message qui envoie la température du Raspberry Pi dans le salon.

Le courtier reçoit le message et le stocke temporairement.

Ensuite, les appareils s'abonnent à des sujets spécifiques sur le courtier pour obtenir ces informations.

C'est également la raison pour laquelle le nom MQTT a été mal choisi dès le départ. Ce modèle de publication et d'abonnement est très différent de la mise en file d'attente des messages, dans laquelle les données sont stockées jusqu'à ce que les clients en aient besoin.

Applications de MQTT

Comme vous pouvez le constater, MQTT est très utile pour l'écosystème IoT. Il permet une communication efficace entre divers appareils, capteurs et applications, même lorsque le réseau est défaillant.

C'est ce qui le rend idéal pour les scénarios où la bande passante est limitée et les connexions instables.

Vous pouvez l'utiliser pour que des appareils tels que des thermostats intelligents, des lampes et des caméras de sécurité communiquent de manière transparente. Par exemple, un capteur de température peut publier des données vers un courtier MQTT, et un thermostat abonné au sujet peut recevoir ces informations et agir en temps réel.

Je devrais mentionner que ce sont toutes des choses pour lesquelles PiCockpit peut vous aider, d'ailleurs.

Dans le secteur industriel, les usines et les chaînes de production utilisent MQTT pour surveiller les machines, collecter des données sur l'efficacité opérationnelle et contrôler les processus à distance. MQTT s'est vraiment imposé dans toutes sortes d'industries à distance.

Prenons l'exemple des stations de surveillance météorologique situées dans des zones reculées ou des plates-formes pétrolières en mer. MQTT fonctionne parfaitement pour transmettre des informations à destination et en provenance de ces sites.

Avantages

MQTT est très efficace. Sa conception légère minimise les frais généraux liés à la transmission des données. Son format binaire et son en-tête compact en font un excellent choix pour les appareils dont la puissance de traitement et la bande passante sont limitées.

Il est également très fiable. Le modèle de publication et d'abonnement garantit une distribution fiable des messages. Les abonnés peuvent recevoir les messages manqués dès qu'ils sont en ligne, ce qui évite toute perte de données.

Et pour les entreprises qui souhaitent l'utiliser, il est très évolutif. L'architecture permet de s'adapter facilement à l'augmentation du nombre d'appareils ou d'abonnés qui rejoignent le réseau. Les courtiers peuvent gérer efficacement un grand nombre d'éditeurs et d'abonnés sans que les performances n'en pâtissent.

Néanmoins, comme tous les protocoles, il présente certains inconvénients.

Inconvénients

Bien que MQTT offre des mécanismes de sécurité de base comme l'authentification par nom d'utilisateur et mot de passe, cela peut ne pas être suffisant pour des applications très sensibles. Il est donc parfois important d'utiliser des mesures de sécurité telles que le cryptage SSL/TLS et l'authentification avancée.

Un autre inconvénient est la perte de données. Par défaut, les courtiers MQTT ne stockent pas les messages, ce qui peut entraîner une perte de données si un abonné est hors ligne lorsqu'un appareil publie un message.

Bien sûr, on peut considérer que c'est un avantage en termes de sécurité, car il n'y a pas beaucoup de données à accéder.

Mais il est vrai que la messagerie persistante nécessite une configuration supplémentaire.

Si le protocole MQTT est relativement simple (en particulier pour la domotique), la mise en œuvre d'un écosystème MQTT complet avec des courtiers, des éditeurs et des abonnés peut s'avérer complexe.

Ainsi, bien que MQTT soit assez évolutif, les entreprises et les organisations peuvent certainement rencontrer des difficultés en matière de maintenance.

Comment PiCockpit utilise MQTT

PiCockpit, notre méthode préférée pour surveiller et contrôler les Raspberry Pis, exploite la puissance de MQTT pour offrir un contrôle transparent et efficace sur un réseau d'appareils.

En utilisant MQTT comme protocole de communication, PiCockpit fournit aux utilisateurs un ensemble complet d'outils pour gérer leur flotte de Raspberry Pi à distance, ce qui en fait un outil indispensable pour les passionnés, les développeurs et les professionnels.

PiCockpit permet aux utilisateurs de surveiller divers aspects de leurs appareils Raspberry Pi, tels que l'utilisation du processeur et de la mémoire, les statistiques du réseau et les composants matériels connectés.

Les appareils individuels recueillent des informations et les partagent sur le réseau à l'aide de l'architecture de publication et d'abonnement de MQTT. Chaque Raspberry Pi agit comme un client MQTT, capable de publier et de s'abonner à des sujets spécifiques, ce qui permet l'échange de données en temps réel.

L'un des principaux avantages de son utilisation dans PiCockpit est sa légèreté, qui s'adapte parfaitement à l'environnement à ressources limitées des appareils Raspberry Pi.

Le conditionnement efficace des messages et la faible surcharge garantissent que même les appareils dotés d'une puissance de traitement limitée peuvent participer à l'échange de données sans que les performances n'en pâtissent de manière significative.

L'approche de PiCockpit va au-delà de la simple surveillance des données. Il facilite les actions de gestion à distance, vous permettant d'exécuter des commandes sur vos périphériques Raspberry Pi à partir d'un tableau de bord centralisé.

En s'abonnant aux sujets appropriés, les utilisateurs peuvent déclencher des actions telles que des mises à jour logicielles, des redémarrages du système ou des scripts personnalisés sur les appareils.

Cette communication bidirectionnelle garantit que PiCockpit n'est pas seulement un outil de surveillance passif, mais une plate-forme active pour la gestion des appareils.

De plus, l'utilisation de MQTT par PiCockpit favorise l'évolutivité de vos projets.

Au fur et à mesure que le nombre d'appareils surveillés augmente, le courtier MQTT gère de manière transparente le flux croissant de données et de messages. Cette évolutivité témoigne de sa capacité inhérente à gérer de nombreux clients sans compromettre les performances.

En conclusion, l'intégration de MQTT par PiCockpit démontre la polyvalence et l'efficacité du protocole dans le domaine de la gestion des appareils à distance.

Ainsi, PiCockpit vous permet non seulement de surveiller mais aussi de gérer votre flotte de Raspberry Pi en toute simplicité. Tout ce que vous avez à faire est d'installer le client PiCockpit sur votre Raspberry Pi et vous êtes prêt à partir !

Conclusion

MQTT est un excellent moyen de faire dialoguer des appareils entre eux.

Il est léger. Il est fiable. Et il est très polyvalent.

Plus important encore, il ne s'agit plus d'un simple protocole de communication permettant de collecter passivement des données. Vous pouvez désormais l'utiliser pour contrôler activement des appareils et des capteurs à distance.

MQTT est un outil précieux dans l'arsenal des protocoles permettant une communication transparente et efficace.

Mieux encore, avec tous les projets IoT et domotiques qui existent ces jours-ci, MQTT peut vous rendre la vie plus facile.

Vous pouvez installer PiCockpit sur votre Raspberry Pi et découvrir tous les avantages par vous-même !

Cliquez ici pour découvrir comment fabriquer une photorésistance avec un Pico W en utilisant MQTT. - C'est un excellent petit projet pour vérifier la puissance et l'efficacité de MQTT.

Que feriez-vous avec MQTT pour changer votre vie quotidienne ?