MQTTの概要

進化を続けるモノのインターネット（IoT）とリアルタイム通信プロトコルの中で、MQTTは強力で汎用性の高いソリューションとして登場した。

MQTTはMessage Queue Telemetry Transportの頭文字をとったもので、リソースに制約のあるデバイスや信頼性の低いネットワーク向けに設計された、軽量で効率的なメッセージング・プロトコルである。

そこで今回は、MQTTの歴史、アプリケーション、メリットとデメリットについて掘り下げてみたい。

MQTTの歴史

MQTTの起源は、1990年代後半にアンディ・スタンフォード＝クラークとアーレン・ニッパーが石油パイプラインを監視するために設計したプロトコルに遡る。遠隔地の長いパイプラインを監視するのは、明らかに少々難しい。

そこで考えられたのが、人里離れた場所にある機器から必要な情報（ステータス、温度など）を得られるような、非常に軽量なものを考え出すことだった。

当初の目標は、信頼性の高いデータ伝送を確保しながら、帯域幅の使用を最小限に抑えるプロトコルを開発することだった。言い換えれば、石油パイプラインセンサー間のテレメトリ通信を容易にし、帯域幅の使用を最小限に抑えることであった。

そのパブリッシュ・サブスクライブ・モデルは、センサーやデバイスが中央ハブにデータを送信し、サブスクライバー（多くはモニタリング・システム）がその情報を受信して処理することを可能にした。

IoT製品が登場し、Raspberry Pisが普及すると、MQTTはデバイスを通信させる先駆的な方法となった。

こうしてMQTTは、テレメトリーという当初の用途を超えて急速に拡大した。

この進化は、その名称の顕著な変更を促した。

当初、MQTTはMQ Telemetry Transportの略で、MQはMessage Queueの略だった（メッセージキューを使用していないにもかかわらず-詳細は後述）。

しかし、MQTTの普及が進み、アプリケーションが多様化するにつれ、プロトコルはテレメトリ中心の用途を越えて進化した。今では、例えばMQTTで物を制御することができる。

実際、今週のニュースレターをお読みになった方なら、その結果はすでにご存じだろう、 MQTTはもはや特定の言葉の集合の略ではない.

その通り、MQTTは単にMQTTという意味だ。

今日、アプリケーションの状況は90年代よりもはるかに広大で多様だ。

MQTTは、テレメトリーにおける従来の用途にとどまらず、現在では（PiCockpitを含む）IoTエコシステムの要となっており、デバイス、センサー、アプリケーション間のシームレスな通信を可能にしている。

その効率性と軽量性は、組み込みシステムやマイクロコントローラなど、リソースに制約のある環境に理想的な選択肢となる。

仕組み

MQTT はパブリッシャーサブスクライバーモデルを採用している。つまり、MQTTのアーキテクチャの中核には、パブリッシャーとサブスクライバーという2つの重要なコンポーネントがある。

これらのコンポーネントは中央のブローカーを通じて通信を行い、ブローカーは適切な宛先へのメッセージのルーティングを担当する仲介者として機能する。

つまり、ラップトップ、Raspberry Pi、ルーターのような、互いに通信する必要のある3つのデバイス、センサー、またはアプリケーションがあるとします。Raspberry Piとラップトップをルーター経由でWiFiに接続すれば、ルーターをブローカーとしてPiとラップトップを接続することができる。

詳細には、デバイスは次のような情報を基にメッセージを送信する。 トピックス.

これはMQTTの世界におけるキーワードだ。

トピックは超軽量の情報だ。デバイスがオンかオフか、温度、IPアドレスなどを教えてくれる。トピックは無限の情報を与えてくれるわけではない。

これがMQTTを超効率的で安定したものにしている。

また、例えばPiCockpitでRaspberry Pisをモニターするのにも最適です。デバイス間の一貫した信頼性の高い接続を実現するからです。

素晴らしいのは、トピックがかなり明白に機能することだ。トピックは、スラッシュで区切られた文字列を中心に展開される：

myRaspberryPis / livingRoomPi / 温度

そしてそのトピックは、リビングルームにあるラズベリーパイの温度を送信するメッセージチャンネルとして機能する。

ブローカーはメッセージを受け取り、一時的に保管する。

そして、ブローカーの特定のトピックを購読して情報を得る。

MQTTという名称が当初から誤用であったのもこのためである。このパブリッシュ・サブスクライブ・モデルは、クライアントが必要とするまでデータを保管するメッセージ・キューイングとは大きく異なる。

MQTTのアプリケーション

ご覧の通り、MQTTはIoTエコシステムにとって素晴らしいものだ。様々なデバイス、センサー、アプリケーション間の効率的な通信を可能にする。

このため、帯域幅が限られていたり、接続が不安定だったりする場合に最適なのだ。

スマートサーモスタット、照明、防犯カメラなどのデバイスがシームレスに通信するために使用できる。例えば、温度センサーはMQTTブローカーにデータをパブリッシュすることができ、トピックにサブスクライブしたサーモスタットは、リアルタイムでその情報を受信し、対応することができる。

ちなみに、これらはすべてPiCockpitがお手伝いできることです。

産業環境では、工場や生産ラインがMQTTを使って機械を監視し、作業効率に関するデータを収集し、プロセスを遠隔制御している。MQTTは、あらゆる種類の遠隔産業に深く浸透している。

例えば、遠隔地の気象モニタリング・ステーションや海上石油掘削施設。このような場所との間で情報をやり取りするには、MQTTは実に完璧に機能する。

メリット

MQTTは超効率的だ。その軽量設計は、データ伝送のオーバーヘッドを最小限に抑える。バイナリ・フォーマットとコンパクトなヘッダーにより、処理能力や帯域幅が限られたデバイスに最適です。

信頼性も抜群だ。パブリッシュ・サブスクライブ・モデルは、信頼性の高いメッセージ配信を保証します。購読者はオンラインになった時点で見逃したメッセージを受け取ることができ、データ損失を防ぐことができます。

そして、それを使いたい企業にとっては、非常にスケーラブルだ。このアーキテクチャは、ネットワークに参加するデバイスや購読者が増えても、簡単に拡張することができます。ブローカーは、パフォーマンスに大きな影響を与えることなく、多数のパブリッシャーとサブスクライバーを効率的に処理することができます。

とはいえ、他のプロトコルと同様、デメリットもある。

デメリット

MQTTはユーザー名とパスワード認証のような基本的なセキュリティ・メカニズムを提供しているが、機密性の高いアプリケーションには十分ではないかもしれない。そのため、SSL/TLS暗号化や高度な認証のようなセキュリティ手段を利用することが重要な場合もある。

もう一つの欠点は、データの損失である。デフォルトでは、MQTTブローカーはメッセージを保存しないため、デバイスがメッセージをパブリッシュしたときにサブスクライバーがオフラインになっていると、データが失われる可能性がある。

もちろん、アクセスするデータが少ないので、セキュリティの面ではプラスと見ることもできる。

しかし、永続的メッセージングには追加のコンフィギュレーションが必要なのは事実だ。

MQTT自体は比較的簡単だが（特にホームオートメーションの場合）、ブローカー、パブリッシャー、サブスクライバーによる完全なMQTTエコシステムの実装は複雑になる可能性がある。

そのため、MQTTはかなりスケーラブルだが、企業や組織は間違いなくメンテナンスに苦労する。

PiCockpitのMQTTの使い方

PiCockpitは、Raspberry Pisを監視・制御するための私たちのお気に入りの方法であり、MQTTのパワーを活用して、デバイスのネットワーク上でシームレスかつ効率的な制御を提供します。

MQTTを通信プロトコルとして利用することで、PiCockpitはRaspberry Piをリモートで管理するための包括的なツールセットをユーザーに提供し、愛好家、開発者、専門家にとって不可欠なツールとなっている。

PiCockpitは、CPUやメモリの使用状況、ネットワークの統計情報、接続されているハードウェア・コンポーネントなど、Raspberry Piデバイスのさまざまな側面をモニターすることができる。

個々のデバイスは、MQTTのパブリッシュ・サブスクライブ・アーキテクチャを使用して情報を収集し、ネットワーク全体で共有します。各Raspberry PiはMQTTクライアントとして動作し、特定のトピックのパブリッシュとサブスクライブの両方が可能で、リアルタイムのデータ交換を可能にする。

PiCockpitに採用する主な利点のひとつは、その軽量性で、リソースに制約のあるRaspberry Piデバイスの環境に完璧にマッチします。

効率的なメッセージ・パッケージングと低いオーバーヘッドにより、処理能力が限られているデバイスでも、パフォーマンスに大きな影響を与えることなくデータ交換に参加できる。

PiCockpitのアプローチは単なるデータ監視にとどまりません。PiCockpitのアプローチは単なるデータ監視にとどまりません。リモート管理アクションを容易にし、一元化されたダッシュボードからRaspberry Piデバイスのコマンドを実行できるようにします。

適切なトピックを購読することで、ユーザーはソフトウェア・アップデート、システム再起動、カスタム・スクリプトなどのアクションをデバイス上でトリガーすることができる。

この双方向通信により、PiCockpitは単なる受動的な監視ツールではなく、デバイス管理のための能動的なプラットフォームとなる。

さらに、PiCockpitはMQTTを利用しているため、プロジェクトのスケーラビリティが容易です。

監視対象デバイスの数が増えても、MQTTブローカーは増大するデータとメッセージのフローをシームレスに処理します。このスケーラビリティは、パフォーマンスを損なうことなく多数のクライアントを管理できるMQTTブローカー固有の能力の証です。

結論として、PiCockpitのMQTTの統合は、リモート・デバイス管理の領域におけるMQTTプロトコルの多用途性と効率性を示している。

PiCockpitはRaspberry Piを監視するだけでなく、簡単に管理することができます。PiCockpitクライアントをRaspberry Piにインストールするだけで、すぐに利用できる！

結論

MQTTはデバイス同士を会話させる素晴らしい方法だ。

軽量だ。信頼できる。そして、超万能。

最も重要なことは、もはや受動的にデータを収集するだけの通信プロトコルではないということだ。デバイスやセンサーを能動的に遠隔操作するために使うことができるのだ。

MQTTは、シームレスで効率的な通信を可能にするプロトコルの貴重なツールである。

そして何より、IoTやホームオートメーションのプロジェクトが盛んな昨今、MQTTはあなたの生活をより良いものにしてくれるだろう。

あなたのRaspberry PiにPiCockpitをインストールして、すべての利点をご自分の目で確かめてください！

MQTTを使ってPico Wでフォト・レジスタを作る方法はこちらをご覧ください。 - MQTTのパワーと効率をチェックするには、素晴らしい小さなプロジェクトだ。

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