MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協(xié)議）是一種基于發(fā)布/訂閱（publish/subscribe）模式的“輕量級”通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于 TCP/IP 協(xié)議上，由 IBM 在1999年發(fā)布，現(xiàn)已是用于物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的 OASIS 標(biāo)準(zhǔn)消息傳遞協(xié)議。MQTT 最大優(yōu)點在于，用極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)。

MQTT 協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，這些特點使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。MQTT 協(xié)議運行在傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (TCP/IP) 堆棧之上，提供有序、無損、雙向連接。MQTT 協(xié)議在處理網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定、帶寬有限的環(huán)境中有較強的適應(yīng)性，常被用于智能家居、醫(yī)療設(shè)備、衛(wèi)星通信等場景中。

為什么選MQTT？

MQTT 協(xié)議具有以下特點：

• 輕量且高效：MQTT 客戶端的代碼量非常小，對系統(tǒng)資源的需求也較低，因此非常適合在小型微控制器上使用。此外，MQTT 消息的頭部字段較小，使得網(wǎng)絡(luò)帶寬得到優(yōu)化，進一步提高傳輸效率。
• 支持雙向通信：MQTT 協(xié)議支持設(shè)備到云端以及云端到設(shè)備之間的消息傳遞。這使得向大量設(shè)備廣播消息變得相對簡單。
• 可擴展性：MQTT 協(xié)議可以擴展以連接數(shù)百萬個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，滿足大規(guī)模設(shè)備部署和數(shù)據(jù)采集的需求。
• 可靠的消息傳遞：對于許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，消息傳遞的可靠性至關(guān)重要。MQTT 協(xié)議為此提供了三個定義的服務(wù)質(zhì)量級別：最多一次（QoS 0）、至少一次（QoS 1）和恰好一次（QoS 2），以滿足不同場景下對消息傳遞可靠性的需求。
• 支持不可靠網(wǎng)絡(luò)：許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行連接，這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境通常是不穩(wěn)定的。然而，MQTT 協(xié)議通過持久會話的設(shè)計，減少了客戶端與代理之間重新建立連接的時間和通信延遲，從而在不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供了較為可靠的消息傳輸。
• 安全：MQTT 協(xié)議可以輕松使用 TLS（傳輸層安全協(xié)議）對傳輸?shù)南⑦M行加密，并支持 OAuth 等現(xiàn)代身份驗證協(xié)議對客戶端進行身份驗證，確保了消息傳輸?shù)陌踩院涂蛻舳松矸莸暮戏ㄐ浴?/span>

常見名詞術(shù)語解釋

1.MQTT Broker

MQTT Broker 是消息中間件，它負(fù)責(zé)接收發(fā)布者發(fā)送的消息，并根據(jù)訂閱者訂閱的主題將消息轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱者。它管理客戶端連接、處理訂閱和退訂，并保證按照指定的服務(wù)質(zhì)量(QoS)級別發(fā)送消息。MQTT 是一種開放的輕量級機器對機器協(xié)議，專為物聯(lián)網(wǎng)交互設(shè)計。在 MQTT 網(wǎng)絡(luò)中，MQTT Broker 是協(xié)調(diào)所有 MQTT 代理之間的交互的服務(wù)器。MQTT 客戶端可以是發(fā)布者，也可以是訂閱者，或者兩者都是。MQTT 架構(gòu)可以是集中式的，也可以是分布式的，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

2.Bridge

Bridge在MQTT協(xié)議中是指橋接，是指將兩個MQTT代理（Broker）連接起來，使得它們可以相互通信，以實現(xiàn)消息的互通。

當(dāng)兩個Broker被橋接后，它們可以作為接入節(jié)點提供服務(wù)，對外可配置一個虛擬IP或域名來訪問。這種橋接方式可以實現(xiàn)負(fù)載均衡和故障轉(zhuǎn)移，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。

在配置Bridge時，需要指定消息同步的Topic，而不是同步所有Topic來規(guī)避流量放大的問題，更推薦通過垂直切分的方案進行分流。

MQTT協(xié)議中的Bridge主要有以下特點：

• 可以實現(xiàn)兩個MQTT代理之間的消息互通，保證消息的可靠性和穩(wěn)定性。
• 可以配置虛擬IP或域名來訪問，提高系統(tǒng)的可用性和可維護性。
• 可以實現(xiàn)負(fù)載均衡和故障轉(zhuǎn)移，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。
• 可以指定消息同步的Topic，避免流量放大的問題。
• 更推薦通過垂直切分的方案進行分流，以進一步提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。

3.MQTT Client

MQTT Client 是指運行MQTT庫并通過網(wǎng)絡(luò)連接到MQTT broker的設(shè)備，這些設(shè)備可以是微控制器，也可以是成熟的服務(wù)器，它實現(xiàn)了MQTT協(xié)議的客戶端。在MQTT協(xié)議中，一個典型的客戶端會有以下主要操作：發(fā)布消息到某個topic、從某個topic訂閱消息、處理接收到的消息、對接收到的QoS 1或QoS 2消息進行確認(rèn)。MQTT協(xié)議的客戶端實現(xiàn)非常簡單直接。

4.RSMB

RSMB（Very Small Message Broker）是IBM開發(fā)的一個輕量級消息代理，主要用于MQTT協(xié)議的C/S（客戶端/服務(wù)器）架構(gòu)中的消息傳輸服務(wù)。之后，Eclipse Foundation將RSMB接納為其下的一個項目，并將其命名為Eclipse Mosquitto。

Eclipse Mosquitto是一個開源的消息代理，它實現(xiàn)了MQTT協(xié)議的版本3.1和3.1.1，被設(shè)計用于從低功耗的單板計算機到完整的服務(wù)器等各種設(shè)備。MQTT協(xié)議使用發(fā)布/訂閱模型進行消息傳遞，這種模型被證明在許多場景下，特別是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用中，都非常有效。

5.LWT

Last Will and Testament (LWT) 是 MQTT 協(xié)議中用于處理非正常斷開連接時的一種機制。

LWT 可以被理解為在連接到 MQTT Broker 時提到的遺囑。當(dāng) Broker 檢測到 Client 非正常地斷開連接的時候，就會向遺囑主題里面發(fā)布一條消息。遺囑相關(guān)的設(shè)置是在建立連接的時候，在 CONNECT 數(shù)據(jù)包里面的 Variable header (可變頭與) Payload (有效載荷) 中指定的。

6.M2M

機器對機器Machine to machine (M2M)是指數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，也就是機器與機器的對話。M2M應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成有智能化機器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件。M2M應(yīng)用領(lǐng)域有家庭應(yīng)用領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、零售和支付領(lǐng)域、物流運輸行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。

7.IoT

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。

8.QoS

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協(xié)議）中設(shè)計了保證消息穩(wěn)定傳輸?shù)臋C制，包括消息應(yīng)答、存儲和重傳。在此機制下，提供了三種不同層次的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）等級：

• QoS0，即至多一次（At most once）。這種等級下，發(fā)送方（Sender）會盡力向接收方（Receiver）發(fā)送消息，但消息的傳遞流程只包括一次。如果發(fā)送失敗，則不會重試。這種QoS等級適用于對消息傳遞可靠性要求不高，但對響應(yīng)速度要求較高的場景。
• QoS1，即至少一次（At least once）。這種等級下，發(fā)送方會確保消息至少被傳遞一次到接收方。在某些情況下，消息可能會被多次傳遞。接收方可以通過消息ID或其他標(biāo)識符來判斷是否已經(jīng)接收過某個消息，從而處理重復(fù)接收的情況。這種QoS等級適用于需要確保消息被至少傳遞一次的場景，但允許消息的重復(fù)傳遞。
• QoS2，即確保只有一次（Exactly once）。這種等級下，發(fā)送方會確保每個消息只被傳遞一次到接收方。在某些情況下，消息可能會被延遲傳遞。接收方可以依賴某種機制（如數(shù)據(jù)庫事務(wù)）來確保某個消息的處理不會重復(fù)。這種QoS等級適用于需要確保每個消息只被傳遞一次的場景，并且對消息的延遲傳遞有一定的容忍度。

不同的QoS等級為MQTT的應(yīng)用提供了不同的選擇和靈活性，可以根據(jù)實際需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來選擇最合適的QoS等級。需要注意的是，QoS是Sender和Receiver之間的協(xié)議，而不是Publisher和Subscriber之間的協(xié)議。

常見問題

1.什么是 MQTT?

MQTT 是 IoT 連接的 OASIS 標(biāo)準(zhǔn)。它是一種發(fā)布/訂閱、極其簡單且輕量級的消息傳遞協(xié)議，專為受限設(shè)備和低帶寬、高延遲或不可靠的網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計。設(shè)計原則是最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)帶寬和設(shè)備資源需求，同時嘗試確?？煽啃院鸵欢ǔ潭鹊慕桓侗ＷC。這些原則也使該協(xié)議成為連接設(shè)備的“物聯(lián)網(wǎng)”世界以及帶寬和電池電量非常寶貴的移動應(yīng)用的理想選擇。

2.MQTT 是誰發(fā)明的?

MQTT 由 IBM 的 Andy Stanley-Clark 博士和 Arcom(現(xiàn)為 Eurotech)的 Arlen Nipper 于 1999 年發(fā)明。

3.MQTT用在什么地方?

自 1999 年以來，MQTT 已在各個行業(yè)廣泛實施。

4.MQTT 是標(biāo)準(zhǔn)嗎?

v5.0 和 v3.1.1 現(xiàn)已成為 OASIS 標(biāo)準(zhǔn)(v3.1.1 也已獲得 ISO 批準(zhǔn))。

5.是否有可供 MQTT 使用的標(biāo)準(zhǔn)端口?

是的。TCP/IP 端口 1883 已由 IANA 保留用于 MQTT。TCP/IP 端口 8883 也已注冊，用于通過 SSL 使用 MQTT。

6.MQTT 支持安全性嗎?

在協(xié)議 V3.1 中，您可以使用 MQTT 數(shù)據(jù)包傳遞用戶名和密碼。網(wǎng)絡(luò)上的加密可以使用 SSL 進行處理，獨立于 MQTT 協(xié)議本身(值得注意的是，SSL 不是最輕的協(xié)議，并且確實會增加大量的網(wǎng)絡(luò)開銷)?？梢酝ㄟ^應(yīng)用程序加密其發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)來增加額外的安全性，但這不是協(xié)議內(nèi)置的東西，以便保持簡單和輕量級。