MQTT协议在物联网中的应用

最新推荐文章于 2025-04-12 22:07:03 发布

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分类专栏：物联网文章标签：物联网即时通讯 MQTT 应用互联网

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MQTT协议在物联网方面的应用

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

物联网（Internet of Things，IoT）最近曝光率越来越高。虽然HTTP是网页的事实标准，不过机器之间（Machine-to-Machine，M2M）的大规模沟通需要不同的模式：之前的请求/回答（Request/Response）模式不再合适，取而代之的是发布/订阅（Publish/Subscribe）模式。这就是轻量级、可扩展的MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）可以施展拳脚的舞台。

MQTT应用领域

MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，最早由IBM提出的，如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单，非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景，比如：

遥感数据
汽车
智能家居
智慧城市
医疗医护

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

精简，不添加可有可无的功能。
发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递。
允许用户动态创建主题，零运维成本。
把传输量降到最低以提高传输效率。
把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
支持连续的会话控制。
理解客户端计算能力可能很低。
提供服务质量管理。
假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性

服务质量

为了满足不同的场景，MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：

级别0：尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息，但是遇到意外并不会重试。
级别1：至少一次。消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失，消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次，当然可能造成重复消息。
级别2：恰好一次。保证这种语义肯待会减少并发或者增加延时，不过丢失或者重复消息是不可接受的时候，级别2是最合适的。
服务质量是个老话题了。级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的，不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的，所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。级别0适合鸡肋数据场景，食之无味弃之可惜，就这么着吧。

消息类型

MQTT拥有14种不同的消息类型：

CONNECT：客户端连接到MQTT代理
CONNACK：连接确认
PUBLISH：新发布消息
PUBACK：新发布消息确认，是QoS 1给PUBLISH消息的回复
PUBREC：QoS 2消息流的第一部分，表示消息发布已记录
PUBREL：QoS 2消息流的第二部分，表示消息发布已释放
PUBCOMP：QoS 2消息流的第三部分，表示消息发布完成
SUBSCRIBE：客户端订阅某个主题
SUBACK：对于SUBSCRIBE消息的确认
UNSUBSCRIBE：客户端终止订阅的消息
UNSUBACK：对于UNSUBSCRIBE消息的确认
PINGREQ：心跳
PINGRESP：确认心跳
DISCONNECT：客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理

具体的协议详解可移步到https://www.cnblogs.com/caca/p/mqtt.html

由于小编是android开发工程师，下面的例子就以android代码为例：

首先我们要搭建一个服务器

Apollo 安装配置

第一步下载安装

本地电脑Windows7 64位
下载地址：http://activemq.apache.org/apollo/download.html
下载Apollo服务器并解压，在CMD环境运行其工作目录下的 bin\apollo.cmd，命令后面带上参数「create mybroker」，创建服务器实例。这里需要Java环境，系统环境变量下要有JAVA_HOME。
创建实例之后会在bin目录下生成mybroker文件夹，其中 etc\apollo.xml 文件下是配置服务器信息的文件，
etc\users.properties 文件包含连接MQTT服务器时用到的用户名和密码，初始默认帐号是admin，密码password；
注意这里要设置APOLLO_HOME

启动服务：
在安装目录下执行： mybroker\bin\apollo-broker run
会出现如下界面:

其中我们要留意的：
MQTT服务器TCP连接端口：tcp://0.0.0.0:61613
后台登录接口：https://127.0.0.1:61681/或http://127.0.0.1:61680/
进入后台管理界面：
登录服务器后，如果MQTT服务器有客户端连接，后台会显示如下