MQTT，这个物联网协议的前世今生

好记忆不如烂笔头，能记下点东西，就记下点，有时间拿出来看看，也会发觉不一样的感受.

上篇介绍了MQTT ，今天再详细讲的讲一下这个，深入的了解下这个。
 

目录

一、MQTT 的由来

二、MQTT 的具体实现细节

三、MQTT 对于行业的改变

四、MQTT 未来的发展和期待

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一、MQTT 的由来

• 诞生背景 ：20 世纪 90 年代末，工业控制领域常采用轮询机制采集设备数据，但这种方式效率低、网络负载高。当时，IBM 的 Andy Stanford-Clark 和 Arcom（现为 Eurotech）的 Arlen Nipper 在参与一个通过卫星连接石油管道上的传感器与监控设备的项目时，发现传统轮询协议存在诸多不足，如带宽浪费、设备电池消耗快等，于是萌生了开发一种新协议的想法。

• 最初应用 ：1999 年，MQTT 第一个版本诞生，最初名为 “Argo 轻量级有线协议”，后改名为 “MQ Integrator Pervasive Device Protocol”，并被应用于石油管道监控等领域，成功解决了远程设备通信问题。2002 年，该协议被正式命名为 MQTT。

• 标准化与推广 ：2003 年，IBM 和 Eurotech 联合成立 MQTT 协议工作组，推动协议标准化。2014 年，MQTT 被 OASIS 采纳并发布为官方标准（版本 3.1.1），OASIS 成为 MQTT 发展的新归宿。2018 年，MQTT 协议 5.0 版本发布，增加了共享订阅、离线消息等新功能，更加适应物联网应用需求。

二、MQTT 的具体实现细节

• 协议架构 ：基于 TCP/IP 协议族，采用客户端 / 服务器和发布 / 订阅模式。客户端可以是发布者，向服务器（消息代理）发送数据；也可以是订阅者，从服务器接收数据。服务器接收来自发布者的应用消息，并处理订阅和取消订阅的过程，将应用数据推送给作为订阅者的客户端。

• 消息格式 ：MQTT 控制数据包通过 TCP 传输，使用 1883 端口，也可通过 TLS 在 8883 端口上进行安全传输，或使用 WebSocket。每个控制数据包包含一个 2 字节的固定头部，可选的可变头部字段和可选的有效载荷。MQTT v3.1.1 定义了 14 种不同类型的控制数据包，如 CONNECT（客户端到服务器的连接请求）、PUBLISH（客户端到服务器 / 服务器到客户端的发布消息）、SUBSCRIBE（客户端到服务器的订阅请求）等。

• 连接流程 ：客户端向服务器发送 CONNECT 数据包以建立连接，服务器根据连接信息进行验证，如用户名、密码等，并返回CONNACK 数据包。客户端与服务器建立连接后，可以通过 PUBLISH 数据包发布消息，消息包含主题和消息内容。订阅者通过 SUBSCRIBE 数据包向服务器发送订阅请求，服务器将匹配的发布消息推送给订阅者。

• 消息可靠性 ：提供三种服务质量（QoS）级别，QoS 0 为 “最多一次”，消息仅传输一次，无需确认；QoS 1 为 “至少一次”，消息至少传输一次，需要确认；QoS 2 为 “恰好一次”，使用四阶段握手机制确保消息传递。

• 消息主题与通配符 ：消息主题是一个字符串，用于对消息进行分类，结构上类似文件路径，支持层次结构。MQTT 提供了两种通配符，“+” 表示匹配单层主题，“#” 表示匹配多层主题，方便客户端批量订阅相关主题。

三、MQTT 对于行业的改变

• 推动物联网发展 ：MQTT 的轻量级、低带宽消耗、异步通信和可靠性等特性，使其非常适合物联网设备之间的通信。它能够有效解决物联网设备资源受限、网络环境复杂等问题，促进了物联网技术的广泛应用，如智能家居、智能交通、工业物联网等领域，加速了万物互联的进程。

• 提升系统架构灵活性 ：基于发布 / 订阅模式，MQTT 解耦了发布者和订阅者之间的依赖关系，使得系统架构更加灵活。开发人员可以独立开发和部署不同的模块，方便对系统进行扩展和维护，提高了软件系统的可维护性和可扩展性，降低了软件开发的复杂度和成本。

• 提高资源利用效率 ：在传统的客户端 / 服务器模型中，服务器需要同时处理大量客户端的连接和请求，资源消耗较大。而 MQTT 的消息代理可以集中处理消息的分发和传输，客户端只需与代理进行通信，减轻了服务器的负担，提高了资源利用效率，使得软件系统能够在有限的资源下运行更多的设备和应用。

• 增强软件的实时性与可靠性 ：MQTT 协议提供了多种消息发布服务质量，能够根据不同的应用场景选择合适的消息传输可靠性级别，确保消息的及时、准确传输。这对于一些对实时性和可靠性要求较高的软件应用，如工业自动化控制、远程医疗监控等，具有重要意义，有助于提升软件的质量和性能。

四、MQTT 未来的发展和期待

• 持续优化与演进 ：随着物联网技术的不断发展，MQTT 协议也将不断优化和演进。例如，进一步降低协议的开销和延迟，提高消息传输效率；增强协议的安全性，防止数据泄露和恶意攻击；支持更多的设备类型和网络环境，适应不断变化的物联网需求。

• 与新兴技术融合 ：MQTT 有望与人工智能、大数据、边缘计算等新兴技术深度融合。例如，通过与人工智能技术结合，实现对物联网数据的智能分析和处理，为用户提供更精准的服务；与边缘计算结合，将部分数据处理和分析功能下沉到边缘设备，减少云端服务器的负担，提高系统的响应速度和实时性。

• 拓展应用场景 ：除了现有的应用场景，MQTT 在智能家居、智能城市、智能农业、智能医疗等领域的应用将不断拓展和深化。例如，在智能家居中实现更智能的设备联动和场景控制；在智能城市中用于交通流量监测、环境监测、公共设施管理等方面；在智能医疗中实现远程医疗设备的监控和数据传输，为医疗保健服务提供更有力的支持。

• 促进产业协同发展 ：MQTT 协议的广泛应用将促进物联网产业的协同发展。芯片制造商、设备制造商、软件开发商、云服务提供商等产业链各方将围绕 MQTT 协议，形成更加紧密的合作关系，共同推动物联网技术的创新和应用，构建更加完善的物联网生态系统，为用户提供更丰富、更便捷的物联网产品和服务

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