배경
인턴을 진행하며 장비 시뮬레이션 프로그램에 MQTT 클라이언트와 브로커를 구축해야하는 상황이 생겨 MQTT에 대해 공부를 진행하였다
1. MQTT란?
- 경량 메시지 통신 프로토콜, 주로 IoT와 저전력 장치에서 사용
- 발행/구독(Pub/Sub) 모델 기반으로 브로커가 메시지를 중계
- 비동기 통신으로 실시간이 아닌 느슨한 연결 제공
- ISO 표준(ISO/IEC PRF 20922)으로, IoT(Internet of Things) 시스템에서 센서와 장치 간 통신에 자주 사용
2. 특징
- 발행/구독 모델로 메시지 중계
- QoS (Quality of Service): 0, 1, 2의 3가지 전송 신뢰 수준
0에 가까울수록 메시지 처리에 대한 부하가 줄어들고, 메시지 손실의 위험이 높아진다. 반대로 2에 가까울수록 메시지 손실 위험을 줄어들지만 메시지 처리 부하가 급격히 늘어난다.0: 최대 1회 전송. Topic을 통해 메시지를 전송할 뿐 보장X (보낸 다음 잊어버림)
1: 최소 1회 전송. 구독하는 클라이언트가 메시지를 받았는지 불확실하면 정해진 횟수만큼 재전송한다. 메시지의 핸드셰이킹 과정을 엄밀하게 추적하지는 않으므로 중복의 위험성이 있다. (확인 응답을 거치는 전달)
2: 구독하는 클라이언트가 요구된 메시지를 정확히 한 번 수신할 수 있도록 보장한다. 메시지의 핸드셰이킹 과정을 추적한다. 높은 품질을 보장하지만 성능의 희생이 따른다. (보장된 전달) - 경량성: 작은 헤더로 저전력, 저대역폭에서 효율적
- 연결 유지(Keep-alive): PING 메시지를 통해 상태 확인
- 지속성: 메시지 영구 저장 가능
3. 구성 요소
- 브로커(Broker): 메시지 중계 서버, 클라이언트가 발행한 메시지를 구독하는 다른 클라이언트에게 전달
- 발행자(Publisher): 메시지를 주제(Topic)에 발행
- 구독자(Subscriber): 특정 주제를 구독해 메시지 수신
- 주제(Topic): 메시지 전송의 논리적 채널, 계층적 구조로 이루어져 있으며, 슬래시(
/)로구분 예:home/livingroom/temperature
4. 동작 방식
- 발행자는 주제에 메시지 발행, 브로커가 구독자에게 전달
- 하나의 클라이언트가 발생자와 구독자 역할 동시 수행 가능
- QoS에 따라 메시지 신뢰성 보장
5. 장점
- 경량성: 저대역폭 환경에서 사용 가능
- 유연성: 비동기 통신으로 다수의 클라이언트 비동기 통신 지원
- 안정성: QoS를 통해 메시지 전송 보장
6. 단점
- 브로커 의존성: 브로커 장애 시 전체 통신에 영향
- 보안 문제: 기본 암호화 없음, TLS 필요
- 느림: 실시간 통신 요구에는 부적합
7. 사용 사례
- IoT 통신: 센서와 스마트 홈 기기
- 원격 모니터링: 기상 센서, 스마트 시티
- 알림 시스템: 푸시 알림, 경보 시스템
8. MQTT vs HTTP
- MQTT는 경량, 비동기 통신, HTTP는 동기 요청/응답 구조
- MQTT는 저전력/저대역폭 장치에 적합, HTTP는 웹에 적합
9. 보안
- TLS로 통신 암호화 지원
- 사용자 인증(username/password) 제공
10. 브로커 예시
- Mosquitto: 경량 오픈소스 브로커
- EMQX: 대규모 배포에 적합한 고성능 브로커
11. 관련 라이브러리
- paho-mqtt: 파이썬에서 MQTT 사용하는 라이브러리
- Eclipse Mosquitto: MQTT 브로커와 클라이언트
참고 레퍼런스
를 만들어 가자