MQTT的用途是什么？

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作者 | 自由坦荡的湖泊AI

MQTT是做什么用的？

MQTT 是一种轻量级消息传递协议，通常用于物联网设备，这些设备旨在实现节能且消耗最少的带宽。

MQTT协议通过TCP/IP运行，基于无损通信的双向发布-订阅模型，确保MQTT消息高效无损地传递。

MQTT 是一种低开销协议，强烈考虑了带宽和 CPU 限制。它的设计能够在嵌入式环境中运行，从而可靠有效地提供通信途径。

从根本上说，MQTT是一种发布/订阅（pub/sub）协议。它允许客户端以发布者、订阅者或两者的身份连接到特定主题。您连接到处理所有消息传递的代理，其中每个客户端都由唯一的客户端 ID 标识。

生活中的 MQTT 示例和用例

MQTT通常用于物联网应用，用于连接传感器、执行器和家用电器等低功耗设备并与之通信，从而有效管理传输数据的有效载荷。

在农业中，MQTT 用于监测土壤湿度、温度和湿度等环境因素，使农民能够采取适当的行动。在工业自动化中，MQTT可以监控端到端的制造过程，确保一致的质量并识别生产链上的系统性问题。在交通领域，MQTT用于监控交通信号灯、停车计时器和公共交通的实时位置，同时注意生态系统和低带宽要求。

为什么使用 MQTT 而不是 HTTP？

HTTP 和 MQTT 是两种截然不同的通信协议，用于不同的目的。

HTTP 是一种请求/响应协议，它仅在响应客户端请求时传递数据。它专为大量数据而设计，通常用于传输网页、图像和视频。MQTT 是一种发布/订阅协议，支持异步消息传递，多个客户端能够订阅单个主题并接收来自一个或多个发布者的消息。MQTT 针对少量数据进行了优化，但在网络开销和设备功耗方面比 HTTP 更有效，使其成为需要低带宽和最低功耗的应用程序（例如由 AWS IoT 服务管理的应用程序）的合适选择。

MQTT是用什么语言编写的？

MQTT只是一个协议，可以用多种语言编写。但是，用于使用 MQTT 协议进行通信的 MQTT 客户端库支持多种语言，例如 C/C++、Java、Python 和 JavaScript，包括 Node.js、Ruby、Go、PHP 和 Swift。MQTT 客户端库通过 MQTT 代理进行通信，该代理也有多种编程语言版本。

MQTT是如何工作的？

MQTT 是一个非常灵活的协议，但只有两个基本实体：MQTT 客户端和 MQTT 代理。

MQTT客户端如何工作？

MQTT 客户端可以是实现 MQTT 协议的任何端点。在物联网的情况下，客户端是连接的设备，例如传感器、显示器或 Arduino 板，但 MQTT 不限于物联网，例如，客户端也可以是智能手机或笔记本电脑。

MQTT 客户端之间不直接通信。尽管如此，所有交互都是由一个称为 MQTT 代理的服务器组件“代理”的，该组件位于客户端之间并处理消息的路由。

什么是MQTT分组？

MQTT 中的所有通信都分为“主题”。MQTT 客户端可以向 Topic 发布消息，也可以订阅接收来自他人的消息。主题可以是任何字符串，旨在对共同感兴趣的主题进行分组，例如，传感器更新将发布到主题，群聊中的消息也是如此，具体取决于用例。

什么是MQTT代理？

代理负责管理哪些客户端订阅了哪些主题，接收在特定主题上发布的消息，并将该消息发送给订阅更新的任何客户端。当客户端和代理之间的连接丢失时，代理还负责缓存消息，并在重新建立连接时将其传递给客户端。

可以使用哪些 MQTT 代理？

MQTT 代理是 MQTT 协议的基础，可以被视为 MQTT 服务器。如前所述，经纪人位于所有客户之间并促进沟通。

存在许多 MQTT 代理，包括开源和专有的，任何基于 MQTT 的部署中最重要的架构决策之一就是如何托管代理。由于 MQTT 被设计为以非常大的规模运行，因此任何代理架构都需要相应地扩展。大多数企业部署将依赖于云托管的专有产品，因此它们没有任何基础设施问题，尽管也可以使用自托管选项。

在所有通信之间，代理可以保留消息并保留所有会话的安全记录;客户端彼此隔离，因此客户端的不安全感和漏洞可以被沙盒化，并且根据您的网络拓扑，代理可以减少整个网络上的流量，并允许更高效的路由。

如何使用 MQTT 和 Pub/Sub

任何支持 MQTT 协议的客户端都可以订阅和发布主题，但所有通信都通过代理进行，如下面的示例模型所示。

MQTT协议特性

虽然MQTT通常被认为是物联网解决方案，但它只是支撑许多知名物联网产品的协议。MQTT的许多特性使其特别适合设备之间的高效通信：

易于启动和运行

MQTT 已经存在了很长时间，并且有许多强大、可靠且可扩展的专有和开源解决方案。这些预先存在的 MQTT 组件可用于所有项目，从大型解决方案到激情项目，无需修改，也无论开发人员经验如何。

可靠性和配置

MQTT 具有服务质量 （QoS） 的概念，稍后将详细讨论，它将消息队列并缓存在 MQTT 代理上，并在重新建立连接时将它们传送到客户端。这尤其适用于部分连接的设备或具有间歇性连接的客户端，例如 IoT 设备。

客户端不必考虑解决方案体系结构

使用 MQTT，可以将消息发布到主题并在可用时接收它们。作为客户，不必担心建立或重新建立连接，也不必担心的收件人是否正在监听您的消息，它“只是工作”。

专为规模而设计

MQTT可以应对您的解决方案所需的任何规模，从初创公司到全球公司。最著名的是，Facebook Messenger使用MQTT进行通信。

MQTT 会话生命周期

MQTT 依赖于 TCP/IP 进行连接，因此遵循类似的生命周期

连接

MQTT 客户端启动与 MQTT 代理的连接。通常，这将通过标准 MQTT 端口（分别用于安全和不安全连接的 1883/883）

认证

MQTT 协议除了底层 TCP/IP 连接的 TLS 之外没有任何身份验证注意事项，这对于大多数用例来说已经足够了。

发布/订阅

连接后，客户端可以发布或订阅主题以发送和接收消息。

断开

断开连接可以由客户端或代理发起，并将导致 MQTT 会话在处理任何正在进行的请求后结束。

MQTT 服务质量 （QoS）

服务质量允许解决方案设计人员指定 MQTT 连接的可靠性，通常，连接越可靠，重试和消息保留的潜在内存开销就越大。

QoS 0

消息仅发送一次，客户端和代理不执行其他步骤来确认传递。这也被称为“即发即弃”。

这仅适用于客户端发送的消息。在代理处收到消息后，它们被视为 QoS 0

QoS 1

发送方和接收方握手以确保只收到消息的一个副本。这样可以确保传递并避免发送消息的多个副本。

QoS 2

邮件将多次重新发送，直到收件人确认收到邮件。这最适用于时间敏感的消息，但可能会导致收到重复的消息。

MQTT 用例和物联网

MQTT是一种轻量级且节能的协议，多年来一直被用于以这些为关键考虑因素的解决方案中。

物联网是 MQTT 非常适合的最流行的例子。物联网设备通常由电池供电，维护成本可能非常高，因此最好在两次电池更换之间持续很长时间。虽然在家庭环境中，不时更换电池并不困难，但在工业环境中，有成千上万的传感器，分布在广阔的区域，而且通常位于非常难以到达的位置，它们的维护很快就会变得昂贵。

MQTT 物联网用例包括火灾探测器、盗窃跟踪、位置监控、传感器、发动机状态等。MQTT 还具有非常低的数据开销，因此，在数据成本高昂或部署了数千台设备的环境中，MQTT 是理想的选择。

PubNub 和 MQTT 在物联网方面可以很好地协同工作。请参阅我们的 IoT 演示和 IoT 教程，详细了解 PubNub 和 MQTT 如何提供可靠、可扩展且高效的 IoT 解决方案。

MQTT在实时通信中也非常流行，最著名的例子是Facebook Messenger。

为什么Facebook会选择使用MQTT？

因为它不会耗尽手机的电池电量，不会使用过多的数据，在安全协议上运行，允许扩展，轻松促进群聊，并通过中央 MQTT 代理骨干基础设施分发所有数据。

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