MQTT协议简介

最新推荐文章于 2025-04-06 11:26:16 发布

佟格湾

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分类专栏：物联网文章标签：物联网 MQTT

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/czhmx/article/details/146641119

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MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）即消息队列遥测传输协议，它是一个专门针对物联网开发的轻量级传输协议，旨在为位于不稳定的网络环境中的低算能、低带宽的边缘物联网设备提供可靠的网络服务。MQTT协议针对低带宽、低计算能力的网络设备做了特殊的优化，使得其能适应物联网数据传输场景。

核心特点

轻量高效：MQTT 协议占用资源少，非常适合低功耗设备。
发布/订阅模式：
1. 采用发布/订阅模型，使得消息生产者与消费者不需要直接建立连接，从而实现了解耦。
2. 每条 MQTT 消息都包含一个主题（Topic），客户端根据兴趣订阅不同的主题。
QoS支持：提供三种服务质量等级（Quality of Service, QoS），允许用户根据需求选择可靠程度不同的消息传递方式：
1. QoS 0：最多一次交付（不保证传送）。
2. QoS 1：至少一次交付（确保消息至少到达一次，但可能重复）。
3. QoS 2：仅一次交付（确保消息只到达一次）。
持续会话：客户端和服务器之间的会话可以是持久的，即使客户端暂时离线，也能接收到来自服务器的消息。
遗嘱消息：当客户端异常断开时，可以通过设置遗嘱消息通知其他客户端。
适应不可靠网络：在不稳定的网络环境中表现良好。
安全支持：与 TLS 和常见身份验证协议兼容，确保数据安全。

工作原理

核心组成：
- MQTT 客户端：可以是发布者（Publisher）或订阅者（Subscriber）。客户端通过 TCP/IP 协议栈连接到代理（Broker）。
- MQTT 代理（Broker）：作为中间人负责转发消息给合适的接收方，并维护主题订阅关系。
消息分发：
- 客户端向代理发布消息，其他客户端订阅特定主题以接收消息。
- 代理维护一个订阅者列表，并通过此列表将消息发送给相关的客户端。
缓冲机制：MQTT 代理可以为断开连接的客户端缓冲消息，确保即使在网络不可靠的情况下也能实现消息的可靠传输。

版本说明

MQTT 3.1.1：
- 广泛采用的标准，许多现有的 IoT 设备和服务基于此版本开发。
- 功能成熟且稳定，适合传统应用场景。
MQTT 5：
- 引入了许多高级特性，例如用户属性、响应主题、增强认证等。
- 提高了协议的灵活性和效率，改进了错误处理和可扩展性。
- 对于新的 IoT 部署，强烈建议使用 MQTT 5，因为其增强功能更注重可靠性和云原生的可扩展性。

常见的 MQTT 软件或平台

HiveMQ：
- 企业级 MQTT Broker，提供可靠的消息传输和大规模 IoT 应用支持。
EMQ：
- 开源 MQTT Broker，支持高吞吐量和低延迟，适合大规模 IoT 设备连接。
Mosquitto：
- 轻量级开源 MQTT Broker，适合小型 IoT 项目或嵌入式设备。
Bevywise：
- 提供 MQTT Broker 和 IoT 平台，支持设备通信与数据分析。
AWS IoT Core：
- 亚马逊提供的全托管云服务，支持 MQTT 协议，特别适合需要快速部署并具有全球访问需求的应用。
Azure IoT Hub：
- 微软提供的类似服务，强调安全性和企业级功能。

企业选择 MQTT 的原因

轻量高效：MQTT 协议占用资源少，非常适合低功耗设备。
双向通信：支持设备与云端之间的双向消息传递。
高可扩展性：能够扩展到数百万台设备的连接。
可靠消息传递：通过三种不同的 QoS（服务质量）级别保证消息的可靠传输。
适应不可靠网络：在高延迟或不稳定的网络环境中表现优异。
安全支持：与 TLS 和常见身份验证协议兼容，确保数据安全。
社区活跃度高：文档丰富，易于集成，适合各种规模的项目。

应用场景

由于其高效性和适应性，MQTT 适用于各种需要低功耗、低带宽和高效率的环境，尤其是在 IoT 领域，包括但不限于以下场景：

智能家居：如智能灯泡、恒温器、安防系统等。
工业自动化：如传感器监控、生产线控制等。
车联网：如车辆状态监控、车载信息娱乐系统等。
智慧城市：如环境监测、交通管理等。
医疗健康：如远程患者监控、可穿戴设备等。

总结

MQTT 是一个理想的解决方案，特别是在处理大量设备间需要可靠、有效沟通的情况下。随着物联网的发展，MQTT 的应用越来越广泛。无论是传统 IoT 场景还是新兴领域（如边缘计算、智能家居、智能城市等），MQTT 凭借其轻量级、高效、灵活的特点，成为设备间通信的核心协议之一。对于新的 IoT 部署，强烈建议使用 MQTT 5，以充分利用其增强功能和更高的可靠性。

参考资料：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/720784310/

MQTT--快速入门-优快云博客