MQTT工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)消息傳遞協(xié)議介紹

MQTT消息隊列傳輸，在這幾年物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中已成為跨多個行業(yè)應(yīng)用的主要物聯(lián)網(wǎng)消息傳輸方式之一?，F(xiàn)有大多數(shù)云服務(wù)或是云平臺都提供MQTT 功能，越來越多的設(shè)備制造商、軟件和服務(wù)正在實施基于MQTT 的產(chǎn)品.
例如MQTT網(wǎng)關(guān)，MQTT路由器。
信息技術(shù)領(lǐng)域的阿里云、百度云、騰訊云、華為云等云服務(wù)提供商以及許多其它公司對MQTT 的采用，讓大家認為MQTT 是針對云服務(wù)解決方案的，其料MQTT 的起源最初是由工業(yè)通信上。

MQTT的簡介
MQTT是一個基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機器與機器（M2M）通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。其在，通過衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用。
MQTT主要特性
MQTT協(xié)議工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計的協(xié)議，它具有以下主要的幾項特性：
1.使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合。這一點很類似于XMPP，但是MQTT的信息冗余遠小于XMPP，,因為XMPP使用XML格式文本來傳遞數(shù)據(jù)。
2.對負載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸。
3.使用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò)連接。主流的MQTT是基于TCP連接進行數(shù)據(jù)推送的，但是同樣有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于基于不同的連接方式，優(yōu)缺點自然也就各有不同了。
4.有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：
"至多一次"，消息發(fā)布完全依賴底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。會發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù) 據(jù)，丟失一次讀記錄無所謂，因為不久后還會有第二次發(fā)送。這一種方式主要普通APP的推送，倘若你的智能設(shè)備在消息推 送時未聯(lián)網(wǎng)，推送過去沒收到，再次聯(lián)網(wǎng)也就收不到了。
"至少一次"，確保消息到達，但消息重復(fù)可能會發(fā)生。
"只有一次"，確保消息到達一次。在一些要求比較嚴格的計費系統(tǒng)中，可以使用此級別。在計費系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟 失會導(dǎo)致不正確的結(jié)果。這種最高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以用于即時通訊類的APP的推送，確保用戶收到且只會收到一次。
5.小型傳輸，開銷很?。ü潭ㄩL度的頭部是2字節(jié)），協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。這就是為什么在介紹里說它非常適合"在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與服務(wù)器的通信，信息的收集"，要知道嵌入式設(shè)備的運算能力和帶寬都相對薄弱，使用這種協(xié)議來傳遞消息再適合不過了。
6.使用Last Will和Testament特性通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機制。
Last Will：即遺言機制，用于通知同一主題下的其他設(shè)備發(fā)送遺言的設(shè)備已經(jīng)斷開了連接。
Testament：遺囑機制，功能類似于Last Will。
MQTT協(xié)議實現(xiàn)方式
實現(xiàn)MQTT協(xié)議需要客戶端和服務(wù)器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（Publish）、代理（Broker）（服務(wù)器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務(wù)器，消息發(fā)布者可以同時是訂閱者。
MQTT傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（Topic）和負載（payload）兩部分：
（1）Topic，可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會收到該主題的消息內(nèi)容（payload）；
（2）payload，可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容。
網(wǎng)絡(luò)傳輸與應(yīng)用消息
MQTT會構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸：它將建立客戶端到服務(wù)器的連接，提供兩者之間的一個有序的、無損的、基于字節(jié)流的雙向傳輸。
當應(yīng)用數(shù)據(jù)通過MQTT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時，MQTT會把與之相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和主題名（Topic）相關(guān)連。

MQTT客戶端
一個使用MQTT協(xié)議的應(yīng)用程序或者設(shè)備，它總是建立到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接?？蛻舳丝梢裕?br/>（1）發(fā)布其他客戶端可能會訂閱的信息；
（2）訂閱其它客戶端發(fā)布的消息；
（3）退訂或刪除應(yīng)用程序的消息；
（4）斷開與服務(wù)器連接。
MQTT服務(wù)器
MQTT服務(wù)器以稱為"消息代理"（Broker），可以是一個應(yīng)用程序或一臺設(shè)備。它是位于消息發(fā)布者和訂閱者之間，它可以：
（1）接受來自客戶的網(wǎng)絡(luò)連接；
（2）接受客戶發(fā)布的應(yīng)用信息；
（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請求；
（4）向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序消息。
MQTT協(xié)議中的訂閱、主題、會話
一、訂閱（Subion）
訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和最大服務(wù)質(zhì)量（QoS）。訂閱會與一個會話（Session）關(guān)聯(lián)。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器。
二、會話（Session）
每個客戶端與服務(wù)器建立連接后就是一個會話，客戶端和服務(wù)器之間有狀態(tài)交互。會話存在于一個網(wǎng)絡(luò)之間，也可能在客戶端和服務(wù)器之間跨越多個連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接。
三、主題名（Topic Name）
連接到一個應(yīng)用程序消息的標簽，該標簽與服務(wù)器的訂閱相匹配。服務(wù)器會將消息發(fā)送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。
四、主題篩選器（Topic Filter）
一個對主題名通配符篩選器，在訂閱表達式中使用，表示訂閱所匹配到的多個主題。
五、負載（Payload）
消息訂閱者所具體接收的內(nèi)容。