MQTT协议概述

一、什么是MQTT？

MQTT的全称是 Message Queuing Telemetry Transport，是消息队列遥测传输。

它是一种极其轻量级、高效、基于发布/订阅模式的消息传输协议，专为低宽带、高延迟或不稳定的网络环境中连接的设备而设计。

二、核心概念与工作原理        

MQTT协议的核心架构基于三个角色和两个动作。

• 发布者：发送消息的客户端。它只负责把消息发送到某个主题，不关心谁会收到。
• 订阅者：接收消息的客户端。它订阅一个或多个主题，只接收它订阅的主题消息。
• 代理：MQTT服务器。它是整个系统的中枢，负责接收所有消息，过滤它们，然后将消息路由给所有订阅相应主题的客户端。发布者和订阅者之间完全解耦，它们基本不知道对方的存在。

MQTT协议的两个动作。

• 发布：客户端向代理发送消息并指定一个主题。
• 订阅：客户端告诉代理："我订阅了某个（或多个）主题的消息，一有消息就发给我。"

三、关键特性与优势

1.轻量高效

• 协议头很小（最小只有2字节），极大减少了网络传输负担。
• 消息内容可以是二进制，非常紧凑。适合传感器发送的微小数据包。

2.基于发布/订阅模式

• 空间解耦：发布者和订阅者不需要知道彼此的地址。
• 时间解耦：发布者和订阅者不需要同时运行。即使订阅者离线，代理也可以为其保留消息，待重新上线后发送（根据服务质量等级设置）。

3.支持多种服务质量

这是MQTT的一个核心强大功能，开发者根据不同场景在消息的可靠性和传输开销之间进行权衡。

• Qos 0 最多一次：消息发出即忘，不保证送达。适用于可以接受数据丢失的场景，如频繁的温度读数。
• Qos 1 至少一次：确保消息至少送达一次，但可能重复。接收方需要能处理重复消息。
• Qos 2 恰好一次：确保消息只送达一次。这是最可靠但也是最慢的方式，用于非常重要的指令，如支付、关键开关命令。

4.持久会话与遗言

• 持久会话：客户端可以要求代理保存其订阅消息和可能错过的消息（当Qos > 0时），避免每次重连都重新订阅和丢失消息。
• 遗言：客户端可以预先设置一条“遗言”。如果它异常断开连接，代理会自动将这条遗言消息发布到指定主题，通知其他设备该客户端离线了。

5.低功耗

• 由于轻量性和高效性，非常适合电池供电的设备，可以显著延长设备续航。

四、主要应用场景

MQTT几乎是为物联网量身定做的协议，其典型应用包括：

物联网与智能家居：传感器数据采集（温度、湿度）、智能灯、开关的控制。

即时聊天应用：虽然不常见，但其发布/订阅模式非常适合简单的聊天室功能。

工业物联网：监控远程设备、石油管道、风力发电厂等。        

移动应用：手机App的推送通知（比HTTP更省电、省流量）。

车联网：车辆与云平台之间的数据通信。