?今天跟大家聊一下物聯網協(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
• 中文術語：消息隊列遙測傳輸協(xié)議
• 一種適用于物聯網設備之間通信的簡單消息傳遞協(xié)議
• 專為帶寬受限的設備而設計
• 采用發(fā)布/訂閱通信模式
• 用于機器對機器( M2M ) 通信
• MQTT 協(xié)議基于OASIS 標準下的TCP/IP
• 被廣泛用于無線網絡通信，具有廣泛的覆蓋面，涵蓋醫(yī)療保健、汽車和其他使用物聯網應用的行業(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系統(tǒng)。

兩位發(fā)明者為未來的協(xié)議指定了幾個要求：

• 簡單的實現
• 服務質量數據交付
• 輕量級和帶寬效率
• 數據不可知
• 持續(xù)的會話

MQTT 于 2013 年在結構化信息標準促進組織 (OASIS) 下被標準化為開源，OASIS 仍然管理 MQTT 標準。

MQTT的優(yōu)勢

MQTT有以下優(yōu)勢：

簡單

使用 MQTT 啟動和運行起來既快速又簡單。

搭建只需要幾條命令就可以搞定，啟動也是非常快，還有專門的管理界面。

可靠

許多物聯網設備依賴無線電連接來傳輸和收集數據，這意味著連接并不總是可靠的。

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

雙向消息傳遞

任何設備、事物或應用程序都可以發(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100萬臺設備，還是100臺設備，對于MQTT都是一樣的，沒有啥壓力，因為最終消息都是傳遞到Broker中，不管多少個客戶端監(jiān)聽消息，也是從Broker中拿。

MQTT工作原理

MQTT架構

MQTT 使用 PUSH/SUBSCRIBE（發(fā)布訂閱） 模型在 TCP/IP 之上運行，在 MQTT 架構中，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 是一種事件驅動的協(xié)議，沒有定期或持續(xù)的數據傳輸，這使傳輸保持在最低限度。客戶端僅在有信息要發(fā)送時發(fā)布，代理僅在新數據到達時向訂閱者發(fā)送信息。

發(fā)布/訂閱

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

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

消息

消息是設備之間交換的信息，比如一些指令，或者設備的一些信息，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的類型。

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

這個領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，每個正斜杠表示一個主題級別。

如圖在公眾號 文章類型中科技領域創(chuàng)建網絡類型的主題：

注意：主題區(qū)分大小寫，兩個主題不同：

如果讀者想要看網絡方向的文章：

• 發(fā)布者在article/technology/network主題發(fā)布OSPF相關的文章
• 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)出的時候，訂閱者都能訂閱到。

Broker 經紀人

經紀人其實就是代理。

MQTT 代理負責接收所有消息， 過濾消息， 決定誰對它們感興趣，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)送訂閱請求，SUBSCRIBE 請求可以包含多個主題，代理使用 SUBACK（確認訂閱）響應來響應 SUBSCRIBE 請求，訂閱還具有 QoS 設置，可用于降級已發(fā)布消息的 QoS。在這種情況下，消息總是以較低的 QoS 設置發(fā)布。

訂閱通配符

訂閱通配符有兩種：

單級

單級通配符替換一個主題級別：

此通配符將涵蓋以下主題：

• 文章/娛樂/網絡
• 文章/科技/網絡
• 文章/三農/網絡
• 文章/新聞/網絡

多級

多級通配符替換多個主題級別：

此通配符將涵蓋以下主題：

• 文章/娛樂/網絡
• 文章/科技/java
• 文章/三農/美食
• 文章/新聞/航天

服務質量 QoS

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

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

QoS 2（恰好一次）：客戶端發(fā)送一次消息，同時確保它已到達代理，QoS 2 通信需要比服務質量 0 或 1 更多的帶寬。

MQTT幾個重要的網站

• mqtt官網：https://mqtt.org/

• emqx官網：https://www.emqx.com/

總結

MQTT是一種輕量級的開放式消息傳遞協(xié)議，它為資源受限的網絡客戶端提供了一種在低帶寬環(huán)境中分發(fā)遙測信息的簡單方法，采用發(fā)布/訂閱通信模式，用于機器對機器 ( M2M ) 通信。?