一文学会MQTT

最新推荐文章于 2025-06-09 03:09:26 发布

江左盟宗主

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文章标签： MQTT 远程控车 MQTT安全性 EMQX

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简介

MQTT是什么？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种基于发布-订阅（Publish-Subscribe）模式的轻量级通讯协议，采用客户端-代理（Client-Broker）模型进行通信，基于TCP协议，属于应用层协议。

它最初由 IBM 在 1999 年开发，目前已成为物联网（IoT）领域中最流行的通讯协议之一。

MQTT 的发布-订阅机制可以很轻易地满足我们一对一、一对多、多对一的通信需要。

发布-订阅模式是什么？

在 MQTT 中，发布-订阅模式是指消息的发布者/发送者（Publisher）和订阅者/接收者（Subscriber）之间的通讯方式。

发布-订阅模式与客户端-服务器模式的不同之处在于：发布者和订阅者之间无需建立直接连接，而是通过 MQTT 代理（Broker）来负责消息的路由和分发。

下图展示了 MQTT 发布-订阅过程。温度传感器作为客户端连接到 MQTT Broker，并通过发布操作将温度数据发布到一个特定主题（例如 Temperature）。MQTT Broker 接收到该消息后会负责将其转发给订阅了相应主题（Temperature）的订阅者客户端。

客户端-代理模型是什么？

客户端-代理模型指的是 MQTT 客户端（包括发布者和订阅者）与 MQTT 代理（Broker）之间的通讯模式。具体来说：

客户端可以是发布者，也可以是订阅者，也可以同时具备这两个身份
代理类似于服务器，负责接收发布者发布到特定主题的消息并转发给相应的订阅者

主题是什么？

主题（Topic）是消息的分类或者话题，用唯一标识字符串来标识消息的内容或者类型。MQTT 协议根据主题来转发消息。

主题可以是层次结构的，使用正斜杠（/）进行分隔，类似于 URL 路径。例如weather/temperature是一个层次结构的主题，表示天气的温度信息。

MQTT 主题支持以下两种通配符：+ 和 #。

+：表示单层通配符，例如 a/+ 匹配 a/x 或 a/y。
#：表示多层通配符，例如 a/# 匹配 a/x、a/b/c/d。

注意：通配符主题只能用于订阅，不能用于发布。

一个主题可以有多个订阅者，代理会将该主题下的消息转发给所有订阅者；一个主题也可以有多个发布者，代理将按照消息到达的顺序转发。

例如客户端A发布了一条消息 XXX 到特定的主题（Topic），而客户端B和客户端C订阅了这个主题。当客户端A发布消息到该主题时，客户端B和客户端C都会接收到这条消息。这样，客户端A作为发布者，而客户端B和客户端C作为订阅者，他们通过订阅相同的主题来实现消息的传递和接收。

以$SYS/开头的主题为系统主题，系统主题主要用于获取 MQTT 服务器自身运行状态、消息统计、客户端上下线事件等数据。目前，MQTT 协议暂未明确规定$SYS/ 主题标准，但大多数 MQTT 服务器都遵循该标准建议。

例如，EMQX 服务器支持通过以下主题获取集群状态。

更多内容请参考：通过案例理解 MQTT 主题与通配符

QoS是什么？

MQTT定义了服务质量QoS（Quality of Service，）用于控制消息在不同网络环境下保证消息的可靠性。QoS 级别有三种：

0：最低级别的 QoS，表示“最多传递一次”。消息发布者发布消息后，不会收到任何确认，也不保证消息会被准确地传递给订阅者。消息可能会丢失或者重复传递。消息最多传送一次。如果当前客户端不可用，它将丢失这条消息。
1：中等级别的 QoS，表示“至少传递一次”。消息发布者发布消息后，会收到一个确认（PUBACK），但不保证消息只传递一次。消息可能会重复传递，但不会丢失。
2：最高级别的 QoS，表示“只传递一次”。消息发布者发布消息后，会进行消息传递的完全确认，确保消息只传递一次给订阅者。这种级别的 QoS 保证了消息的完整性和精确性，但需要更多的网络带宽和资源。

MQTT协议的优缺点

优点	缺点
轻量级：协议简单、开销小，适合在资源受限的设备上使用。	消息传递不可靠：QoS 0 级别的消息可能会丢失，不适用于要求严格的消息传递可靠性的场景。
易于实现：提供了多种编程语言的客户端库，方便开发者进行应用程序开发。	不适用于大规模消息传输：在大量消息传输的场景下，可能会导致代理性能问题。
异步通讯：支持发布者和订阅者之间的异步通讯，提高了系统的灵活性和响应速度。	安全性限制：默认情况下，MQTT 不提供消息加密和身份验证，需要额外的安全措施来保护通讯安全。