?今天跟大家聊一下物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中比較著名的協(xié)議：MQTT。

讓我們直接開始！

什么是MQTT？

• 英文全稱：Message Quueuing Telemetry Transport
• 中文術(shù)語：消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議
• 一種適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間通信的簡(jiǎn)單消息傳遞協(xié)議
• 專為帶寬受限的設(shè)備而設(shè)計(jì)
• 采用發(fā)布/訂閱通信模式
• 用于機(jī)器對(duì)機(jī)器( M2M ) 通信
• MQTT 協(xié)議基于OASIS 標(biāo)準(zhǔn)下的TCP/IP
• 被廣泛用于無線網(wǎng)絡(luò)通信，具有廣泛的覆蓋面，涵蓋醫(yī)療保健、汽車和其他使用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的行業(yè)。

MQTT的歷史

MQTT 最初由 Andy Stanford-Clark 博士和 Arlen Nipper 博士于 1999 年創(chuàng)建，用于通過衛(wèi)星連接石油管道遙測(cè)系統(tǒng)。

兩位發(fā)明者為未來的協(xié)議指定了幾個(gè)要求：

• 簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)
• 服務(wù)質(zhì)量數(shù)據(jù)交付
• 輕量級(jí)和帶寬效率
• 數(shù)據(jù)不可知
• 持續(xù)的會(huì)話

MQTT 于 2013 年在結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織 (OASIS) 下被標(biāo)準(zhǔn)化為開源，OASIS 仍然管理 MQTT 標(biāo)準(zhǔn)。

MQTT的優(yōu)勢(shì)

MQTT有以下優(yōu)勢(shì)：

簡(jiǎn)單

使用 MQTT 啟動(dòng)和運(yùn)行起來既快速又簡(jiǎn)單。

搭建只需要幾條命令就可以搞定，啟動(dòng)也是非常快，還有專門的管理界面。

可靠

許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備依賴無線電連接來傳輸和收集數(shù)據(jù)，這意味著連接并不總是可靠的。

MQTT 通過提供內(nèi)置的 QoS 功能來減少連接問題，該功能可以將消息排隊(duì)，將它們保存在 MQTT 代理中，并讓它們等待目標(biāo)設(shè)備全部設(shè)置好接受它，這降低了消息錯(cuò)位的幾率，因此消息注定要到達(dá)目的地。

雙向消息傳遞

任何設(shè)備、事物或應(yīng)用程序都可以發(fā)布或訂閱由 MQTT 代理處理的任何主題。

這不是單向的，比如只能發(fā)布或者只能訂閱，是既能發(fā)布又能訂閱，類似于全雙工通信。

大規(guī)模消息傳遞

由于Broker的存在，所以不管是100萬臺(tái)設(shè)備，還是100臺(tái)設(shè)備，對(duì)于MQTT都是一樣的，沒有啥壓力，因?yàn)樽罱K消息都是傳遞到Broker中，不管多少個(gè)客戶端監(jiān)聽消息，也是從Broker中拿。

MQTT工作原理

MQTT架構(gòu)

MQTT 使用 PUSH/SUBSCRIBE（發(fā)布訂閱） 模型在 TCP/IP 之上運(yùn)行，在 MQTT 架構(gòu)中，有兩種類型的系統(tǒng)：

• 客戶端
• 代理

代理是客戶端與之通信的服務(wù)器，代理接收來自客戶端的通信并將這些通信發(fā)送給其他客戶端，客戶端之間不直接通信，而是連接到代理，每個(gè)客戶端可以是發(fā)布者、訂閱者或兩者兼而有之。

MQTT 是一種事件驅(qū)動(dòng)的協(xié)議，沒有定期或持續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸，這使傳輸保持在最低限度。客戶端僅在有信息要發(fā)送時(shí)發(fā)布，代理僅在新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)向訂閱者發(fā)送信息。

發(fā)布/訂閱

在發(fā)布和訂閱系統(tǒng)中，設(shè)備可以在某個(gè)主題上發(fā)布消息，也可以訂閱特定主題以接收消息。

如圖，設(shè)備 1 在某個(gè)主題上發(fā)布消息，設(shè)備 2 訂閱了與設(shè)備 1發(fā)布的主題相同的主題，隨后設(shè)備 2 就能接收到消息。

消息

消息是設(shè)備之間交換的信息，比如一些指令，或者設(shè)備的一些信息，或者是其他需要交換的信息。

主題

如圖所示，我用一張圖一句話解釋一下：主題就是你微信訂閱公眾號(hào)的類型。

以公眾號(hào)為例，創(chuàng)作者是一個(gè)個(gè)發(fā)布者，公眾號(hào)的服務(wù)器是Broker，讀者是訂閱者，不同領(lǐng)域的發(fā)布者向不同的主題（領(lǐng)域）發(fā)布文章，比如瑞哥一般都是朝科技領(lǐng)域發(fā)布文章，那么所有讀者（訂閱者）訂閱了科技領(lǐng)域的都可以看到我的文章。

這個(gè)領(lǐng)域就可以大致理解為主題。

主題用正斜杠分隔的字符串表示，每個(gè)正斜杠表示一個(gè)主題級(jí)別。

如圖在公眾號(hào) 文章類型中科技領(lǐng)域創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)類型的主題：

注意：主題區(qū)分大小寫，兩個(gè)主題不同：

如果讀者想要看網(wǎng)絡(luò)方向的文章：

• 發(fā)布者在article/technology/network主題發(fā)布OSPF相關(guān)的文章
• 訂閱者訂閱了主題article/technology/network
• 發(fā)布者在主題article/technology/network上有新消息發(fā)出的時(shí)候，訂閱者都能訂閱到。

Broker 經(jīng)紀(jì)人

經(jīng)紀(jì)人其實(shí)就是代理。

MQTT 代理負(fù)責(zé)接收所有消息， 過濾消息， 決定誰對(duì)它們感興趣，然后將消息發(fā)布給所有訂閱的客戶端。

MQTT訂閱

MQTT 客戶端不直接相互連接，而是訂閱主題以接收消息。

要訂閱主題，客戶端必須首先向代理發(fā)送訂閱請(qǐng)求，SUBSCRIBE 請(qǐng)求可以包含多個(gè)主題，代理使用 SUBACK（確認(rèn)訂閱）響應(yīng)來響應(yīng) SUBSCRIBE 請(qǐng)求，訂閱還具有 QoS 設(shè)置，可用于降級(jí)已發(fā)布消息的 QoS。在這種情況下，消息總是以較低的 QoS 設(shè)置發(fā)布。

訂閱通配符

訂閱通配符有兩種：

單級(jí)

單級(jí)通配符替換一個(gè)主題級(jí)別：

此通配符將涵蓋以下主題：

• 文章/娛樂/網(wǎng)絡(luò)
• 文章/科技/網(wǎng)絡(luò)
• 文章/三農(nóng)/網(wǎng)絡(luò)
• 文章/新聞/網(wǎng)絡(luò)

多級(jí)

多級(jí)通配符替換多個(gè)主題級(jí)別：

此通配符將涵蓋以下主題：

• 文章/娛樂/網(wǎng)絡(luò)
• 文章/科技/java
• 文章/三農(nóng)/美食
• 文章/新聞/航天

服務(wù)質(zhì)量 QoS

QoS 0（最多一次）：客戶端的消息只發(fā)送一次，不管它是否已經(jīng)到達(dá)代理。

QoS 1（至少一次）：客戶端的消息被一遍又一遍地發(fā)送，直到代理以確認(rèn)接收來響應(yīng)，這可能導(dǎo)致消息多次到達(dá)代理。

QoS 2（恰好一次）：客戶端發(fā)送一次消息，同時(shí)確保它已到達(dá)代理，QoS 2 通信需要比服務(wù)質(zhì)量 0 或 1 更多的帶寬。

MQTT幾個(gè)重要的網(wǎng)站

• mqtt官網(wǎng)：https://mqtt.org/

• emqx官網(wǎng)：https://www.emqx.com/

總結(jié)

MQTT是一種輕量級(jí)的開放式消息傳遞協(xié)議，它為資源受限的網(wǎng)絡(luò)客戶端提供了一種在低帶寬環(huán)境中分發(fā)遙測(cè)信息的簡(jiǎn)單方法，采用發(fā)布/訂閱通信模式，用于機(jī)器對(duì)機(jī)器 ( M2M ) 通信。?