Web - MQTTブローカー

概要

MQTTブローカーは、IoTデバイスやアプリケーション間のメッセージ通信を仲介する重要なコンポーネントである。
出版社と購読者の関係に似たPublish / Subscribeモデルを採用しており、各デバイスやアプリケーションはブローカーを介してメッセージをやり取りする。

ブローカーの主な役割は、発行されたメッセージを適切な購読者に配信することである。
例えば、温度センサがデータを発行すると、そのトピックを購読している全てのクライアントにブローカーが自動的にメッセージを転送する。

セキュリティ面では、ユーザ認証や暗号化通信をサポートしており、機密性の高い情報でも安全に扱うことができる。
また、QoS (Quality of Service) レベルを設定することにより、メッセージの配信保証レベルを制御できる。

人気のあるMQTTブローカーとしては、Mosquitto、HiveMQ、EMQX等がある。
これらはオープンソースで提供されており、小規模なプロジェクトから大規模な商用システムまで幅広く利用されている。

ブローカーの特徴的な機能として、トピックベースのフィルタリングがある。
トピックは階層構造を持ち、ワイルドカードを使用することで柔軟なメッセージのルーティングが可能である。
例えば、"sensors / temperature/+"というトピックを購読することで、全ての温度センサからのデータを受信できる。

また、多くのブローカーは永続化機能を備えており、クライアントが一時的にオフラインになった場合でも、メッセージを保持して、再接続時に配信することができる。
これにより、不安定なネットワーク環境でも確実なメッセージングが実現できる。

スケーラビリティの面では、クラスタリングやロードバランシングをサポートしているブローカーも多く、大規模なIoTシステムの構築も可能である。

MQTTブローカーは、IoTシステムにおける中心的な役割を果たしており、効率的で信頼性の高いメッセージング基盤を提供する。

メッセージングの基本的なフロー

下図では、MQTTの非同期メッセージング方式、および、1対多の通信パターンを表現している。

また下図において、以下に示す要素を表現している。

• Publisher (発行者) として温度センサと湿度センサを配置する。
• MQTTブローカーを配置する。
• Subscriber (購読者) として、データロガー、モニタリングアプリ、アラートシステムを配置する。
• また、トピックベースの通信 (sensors/tempやsensors/humidity)、ワイルドカードの使用 (sensors/+およびsensors/#) を示している。