MQTT是做什么用的？

MQTT 是一種輕量級消息傳遞協(xié)議，通常用于物聯網設備，這些設備旨在實現節(jié)能且消耗最少的帶寬。

MQTT協(xié)議通過TCP/IP運行，基于無損通信的雙向發(fā)布-訂閱模型，確保MQTT消息高效無損地傳遞。

MQTT 是一種低開銷協(xié)議，強烈考慮了帶寬和 CPU 限制。它的設計能夠在嵌入式環(huán)境中運行，從而可靠有效地提供通信途徑。

從根本上說，MQTT是一種發(fā)布/訂閱（pub/sub）協(xié)議。它允許客戶端以發(fā)布者、訂閱者或兩者的身份連接到特定主題。您連接到處理所有消息傳遞的代理，其中每個客戶端都由唯一的客戶端 ID 標識。

生活中的 MQTT 示例和用例

MQTT通常用于物聯網應用，用于連接傳感器、執(zhí)行器和家用電器等低功耗設備并與之通信，從而有效管理傳輸數據的有效載荷。

在農業(yè)中，MQTT 用于監(jiān)測土壤濕度、溫度和濕度等環(huán)境因素，使農民能夠采取適當的行動。在工業(yè)自動化中，MQTT可以監(jiān)控端到端的制造過程，確保一致的質量并識別生產鏈上的系統(tǒng)性問題。在交通領域，MQTT用于監(jiān)控交通信號燈、停車計時器和公共交通的實時位置，同時注意生態(tài)系統(tǒng)和低帶寬要求。

為什么使用 MQTT 而不是 HTTP？

HTTP 和 MQTT 是兩種截然不同的通信協(xié)議，用于不同的目的。

HTTP 是一種請求/響應協(xié)議，它僅在響應客戶端請求時傳遞數據。它專為大量數據而設計，通常用于傳輸網頁、圖像和視頻。MQTT 是一種發(fā)布/訂閱協(xié)議，支持異步消息傳遞，多個客戶端能夠訂閱單個主題并接收來自一個或多個發(fā)布者的消息。MQTT 針對少量數據進行了優(yōu)化，但在網絡開銷和設備功耗方面比 HTTP 更有效，使其成為需要低帶寬和最低功耗的應用程序（例如由 AWS IoT 服務管理的應用程序）的合適選擇。

MQTT是用什么語言編寫的？

MQTT只是一個協(xié)議，可以用多種語言編寫。但是，用于使用 MQTT 協(xié)議進行通信的 MQTT 客戶端庫支持多種語言，例如 C/C++、Java、Python 和 JavaScript，包括 Node.js、Ruby、Go、PHP 和 Swift。MQTT 客戶端庫通過 MQTT 代理進行通信，該代理也有多種編程語言版本。

MQTT是如何工作的？

MQTT 是一個非常靈活的協(xié)議，但只有兩個基本實體：MQTT 客戶端和 MQTT 代理。

MQTT客戶端如何工作？

MQTT 客戶端可以是實現 MQTT 協(xié)議的任何端點。在物聯網的情況下，客戶端是連接的設備，例如傳感器、顯示器或 Arduino 板，但 MQTT 不限于物聯網，例如，客戶端也可以是智能手機或筆記本電腦。

MQTT 客戶端之間不直接通信。盡管如此，所有交互都是由一個稱為 MQTT 代理的服務器組件“代理”的，該組件位于客戶端之間并處理消息的路由。

什么是MQTT分組？

MQTT 中的所有通信都分為“主題”。MQTT 客戶端可以向 Topic 發(fā)布消息，也可以訂閱接收來自他人的消息。主題可以是任何字符串，旨在對共同感興趣的主題進行分組，例如，傳感器更新將發(fā)布到主題，群聊中的消息也是如此，具體取決于用例。

什么是MQTT代理？

代理負責管理哪些客戶端訂閱了哪些主題，接收在特定主題上發(fā)布的消息，并將該消息發(fā)送給訂閱更新的任何客戶端。當客戶端和代理之間的連接丟失時，代理還負責緩存消息，并在重新建立連接時將其傳遞給客戶端。

可以使用哪些 MQTT 代理？

MQTT 代理是 MQTT 協(xié)議的基礎，可以被視為 MQTT 服務器。如前所述，經紀人位于所有客戶之間并促進溝通。

存在許多 MQTT 代理，包括開源和專有的，任何基于 MQTT 的部署中最重要的架構決策之一就是如何托管代理。由于 MQTT 被設計為以非常大的規(guī)模運行，因此任何代理架構都需要相應地擴展。大多數企業(yè)部署將依賴于云托管的專有產品，因此它們沒有任何基礎設施問題，盡管也可以使用自托管選項。

在所有通信之間，代理可以保留消息并保留所有會話的安全記錄;客戶端彼此隔離，因此客戶端的不安全感和漏洞可以被沙盒化，并且根據您的網絡拓撲，代理可以減少整個網絡上的流量，并允許更高效的路由。

如何使用 MQTT 和 Pub/Sub

任何支持 MQTT 協(xié)議的客戶端都可以訂閱和發(fā)布主題，但所有通信都通過代理進行，如下面的示例模型所示。

MQTT協(xié)議特性

雖然MQTT通常被認為是物聯網解決方案，但它只是支撐許多知名物聯網產品的協(xié)議。MQTT的許多特性使其特別適合設備之間的高效通信：

易于啟動和運行

MQTT 已經存在了很長時間，并且有許多強大、可靠且可擴展的專有和開源解決方案。這些預先存在的 MQTT 組件可用于所有項目，從大型解決方案到激情項目，無需修改，也無論開發(fā)人員經驗如何。

可靠性和配置

MQTT 具有服務質量 （QoS） 的概念，稍后將詳細討論，它將消息隊列并緩存在 MQTT 代理上，并在重新建立連接時將它們傳送到客戶端。這尤其適用于部分連接的設備或具有間歇性連接的客戶端，例如 IoT 設備。

客戶端不必考慮解決方案體系結構

使用 MQTT，可以將消息發(fā)布到主題并在可用時接收它們。作為客戶，不必擔心建立或重新建立連接，也不必擔心的收件人是否正在監(jiān)聽您的消息，它“只是工作”。

專為規(guī)模而設計

MQTT可以應對您的解決方案所需的任何規(guī)模，從初創(chuàng)公司到全球公司。最著名的是，Facebook Messenger使用MQTT進行通信。

MQTT 會話生命周期

MQTT 依賴于 TCP/IP 進行連接，因此遵循類似的生命周期

連接

MQTT 客戶端啟動與 MQTT 代理的連接。通常，這將通過標準 MQTT 端口（分別用于安全和不安全連接的 1883/883）

認證

MQTT 協(xié)議除了底層 TCP/IP 連接的 TLS 之外沒有任何身份驗證注意事項，這對于大多數用例來說已經足夠了。

發(fā)布/訂閱

連接后，客戶端可以發(fā)布或訂閱主題以發(fā)送和接收消息。

斷開

斷開連接可以由客戶端或代理發(fā)起，并將導致 MQTT 會話在處理任何正在進行的請求后結束。

MQTT 服務質量 （QoS）

服務質量允許解決方案設計人員指定 MQTT 連接的可靠性，通常，連接越可靠，重試和消息保留的潛在內存開銷就越大。

QoS 0

消息僅發(fā)送一次，客戶端和代理不執(zhí)行其他步驟來確認傳遞。這也被稱為“即發(fā)即棄”。

這僅適用于客戶端發(fā)送的消息。在代理處收到消息后，它們被視為 QoS 0

QoS 1

發(fā)送方和接收方握手以確保只收到消息的一個副本。這樣可以確保傳遞并避免發(fā)送消息的多個副本。

QoS 2

郵件將多次重新發(fā)送，直到收件人確認收到郵件。這最適用于時間敏感的消息，但可能會導致收到重復的消息。

MQTT 用例和物聯網

MQTT是一種輕量級且節(jié)能的協(xié)議，多年來一直被用于以這些為關鍵考慮因素的解決方案中。

物聯網是 MQTT 非常適合的最流行的例子。物聯網設備通常由電池供電，維護成本可能非常高，因此最好在兩次電池更換之間持續(xù)很長時間。雖然在家庭環(huán)境中，不時更換電池并不困難，但在工業(yè)環(huán)境中，有成千上萬的傳感器，分布在廣闊的區(qū)域，而且通常位于非常難以到達的位置，它們的維護很快就會變得昂貴。

MQTT 物聯網用例包括火災探測器、盜竊跟蹤、位置監(jiān)控、傳感器、發(fā)動機狀態(tài)等。MQTT 還具有非常低的數據開銷，因此，在數據成本高昂或部署了數千臺設備的環(huán)境中，MQTT 是理想的選擇。

PubNub 和 MQTT 在物聯網方面可以很好地協(xié)同工作。請參閱我們的 IoT 演示和 IoT 教程，詳細了解 PubNub 和 MQTT 如何提供可靠、可擴展且高效的 IoT 解決方案。

MQTT在實時通信中也非常流行，最著名的例子是Facebook Messenger。

為什么Facebook會選擇使用MQTT？

因為它不會耗盡手機的電池電量，不會使用過多的數據，在安全協(xié)議上運行，允許擴展，輕松促進群聊，并通過中央 MQTT 代理骨干基礎設施分發(fā)所有數據。

審核編輯：黃飛

?