三分鐘弄懂物聯(lián)網(wǎng)流行協(xié)議——MQTT

2018.01.16

2017年最熱門的技術(shù)莫過于：人工智能，區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)。筆者今天就花三分鐘給大家介紹一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中非常的基礎(chǔ)一個(gè)常用的流行協(xié)議，MQTT。

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)，翻譯成中文就是，遙測傳輸協(xié)議，其主要提供了訂閱/發(fā)布兩種消息模式，更為簡約、輕量，易于使用，特別適合于受限環(huán)境（帶寬低、網(wǎng)絡(luò)延遲高、網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定）的消息分發(fā)，屬于物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Thing）的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議。

為什么使用MQTT 協(xié)議？

MQTT（英語全稱，Message Queue Telemetry Transport）,中文翻譯過來就是遙測傳輸協(xié)議：其主要提供訂閱/發(fā)布模式，更為簡約、輕量，易于使用，針對受限環(huán)境（帶寬低、網(wǎng)絡(luò)延遲高、網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定），屬于物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Thing）的一個(gè)傳輸協(xié)議。設(shè)計(jì)思想是開放、簡單、輕量、易于實(shí)現(xiàn)。這些特點(diǎn)使它適用于受限環(huán)境。例如，但不僅限于此：

特別適合于網(wǎng)絡(luò)代價(jià)昂貴，帶寬低、不可靠的環(huán)境。
能在處理器和內(nèi)存資源有限的嵌入式設(shè)備中運(yùn)行。
使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，從而解除應(yīng)用程序耦合。
使用 TCP/IP 提供網(wǎng)絡(luò)連接。
提供Last Will 和 Testament 特性通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。

對消息中間件，估計(jì)大家不得不關(guān)心的就是消息的可靠性，也就是消息的發(fā)布服務(wù)質(zhì)量，可喜的是，MQTT支持三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量(QoS)：

“至多一次”(QoS==0)，消息發(fā)布完全依賴底層 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄無所謂，因?yàn)椴痪煤筮€會(huì)有第二次發(fā)送。
“至少一次”(QoS==1)，確保消息到達(dá)，但消息重復(fù)可能會(huì)發(fā)生。
“只有一次”(QoS==2)，確保消息到達(dá)一次。這一級別可用于如下情況，在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟失會(huì)導(dǎo)致不正確的結(jié)果。小型傳輸，開銷很?。ü潭ㄩL度的頭部是 2 字節(jié)），協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。

協(xié)議規(guī)范的版本

MQTT的協(xié)議最新的三個(gè)版本是：3.1.1,3.1.0和5.0的協(xié)議。

3.1.0的規(guī)范如下
http://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-mqtt/mqtt-v3r1.html
3.1.1的規(guī)范如下
http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/os/mqtt-v3.1.1-os.html#_Toc398718029
5.0 的規(guī)范如下
http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v5.0/mqtt-v5.0.html

其中5.0還只是一個(gè)提案（2017年7月13日發(fā)布的一個(gè)草稿版的提案），所以本篇文章暫時(shí)不涉及MQTT 5.0的協(xié)議，考慮到目前主流和成熟的MQTT協(xié)議的應(yīng)用都是MQTT 3.1.1的協(xié)議，所以筆者還是以MQTT 3.1.1的協(xié)議為基準(zhǔn)，給大家分享，只要這個(gè)會(huì)了，其他的自然不在話下。需要注意的是，MQTT 3.1.0和3.1.1 規(guī)范，還是有小部分的區(qū)別的。比如可變頭部中，在3.1.0的規(guī)范中，其關(guān)鍵字是，“MQISdP”。