什么是MQTT
MQTT是Message Queuing Telemetry Transport的縮寫，它是一個基于發(fā)布/訂閱模式的輕量級消息中間件協(xié)議，IBM公司的Andy Stanford-Clark 和Cirrus Link公司的Arlen Nipper在1999年設(shè)計了MQTT協(xié)議，最初用于石油管道的遠(yuǎn)程遙監(jiān)系統(tǒng)。2010年MQTT發(fā)布免費版本，2014年MQTT成為OASIS標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，移動互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸。
MQTT之所以變得流行，是因為它具備以下特點，而這些特點在其它消息傳輸協(xié)議中很難(全部)滿足：
- 輕量級，協(xié)議簡單，容易實現(xiàn)，并且具有很快的傳輸速度。
- 節(jié)省帶寬，MQTT協(xié)議頭只有兩個字節(jié)，包含數(shù)據(jù)包類型和一些輔助信息字段，傳輸效率高，占用帶寬少。
- 低功耗， 降低了對設(shè)備的硬件要求，不需要很好的CPU，不需要很大的內(nèi)存，同時省電，這使得MQTT可以運行在大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(如樹莓派)上。
- 實時，MQTT基于TCP/IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，消息傳輸延遲低。
- 可靠，MQTT協(xié)議中定義了消息傳輸?shù)腝oS(Quality of Service)，可以保證消息的可靠傳輸。即使在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境惡劣的情況下(如設(shè)備進(jìn)入地鐵，隧道或無信號區(qū)域)，也能保證消息不丟失。
MQTT協(xié)議版本
MQTT協(xié)議有兩個主要的版本，MQTT 3和MQTT 5，MQTT 3是當(dāng)前主要使用的協(xié)議版本，大多數(shù)MQTT實現(xiàn)都支持該版本。MQTT 5在2018年6月發(fā)布，帶來了許多令人興奮的新特性，因為版本比較新，所以對其支持有限，但是相信這種狀況將來會慢慢改變。你可以點擊MQTT 3和MQTT 5分別下載這兩個協(xié)議的版本。
MQTT 核心概念
MQTT通過以下方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
客戶端Publisher發(fā)送一條消息message給MQTT Broker，發(fā)送消息時需要關(guān)聯(lián)一個topic和QoS(Quality of Service)。topic指定了消息要發(fā)送給哪個主題，QoS指定了消息可靠性等級(這個在后邊會講到)。假設(shè)當(dāng)前消息發(fā)給主題topic1，并且有兩個客戶端Subscriber分別訂閱了topic1。MQTT Broker收到消息后，發(fā)現(xiàn)消息是發(fā)送給topic1的，于是將這份消息分別轉(zhuǎn)發(fā)給它的兩個訂閱者。
MQTT的核心概念包括：
Broker，又稱Server，是MQTT的服務(wù)端，負(fù)責(zé)與客戶端建立連接，接收并轉(zhuǎn)發(fā)消息，接收訂閱和取消訂閱請求等。
Client，使用MQTT協(xié)議的程序或設(shè)備，負(fù)責(zé)與Broker建立連接，發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)，訂閱主題或取消訂閱。
Message，在MQTT協(xié)議中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，當(dāng)消息被傳輸時，通常和一個主題名稱(topic name)以及一個QoS(服務(wù)質(zhì)量)關(guān)聯(lián)起來。
Topic，主題有兩層含義，在發(fā)布消息時，主題會和消息關(guān)聯(lián)起來，告訴Broker這條消息要發(fā)給哪個主題。在訂閱消息時，客戶端需要告訴Broker自己對哪個主題感興趣，一旦有消息發(fā)給這個主題，Broker會將消息發(fā)給主題的訂閱者。主題支持統(tǒng)配符，對于使用通配符的主題，我們成為Topic Filter。
Publish，客戶端發(fā)送消息給Broker的過程。發(fā)送消息時需要指定topic和QoS。Broker會將消息轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱了該topic的其它客戶端。
Subscribe，客戶端訂閱主題的過程。客戶端告訴Broker，自己對某個topic感興趣，當(dāng)有其它客戶端發(fā)送消息給這個topic時，Broker會轉(zhuǎn)發(fā)該消息給自己。客戶端可以取消訂閱，這個過程稱作Unsubscribe，取消訂閱后，Broker不會再轉(zhuǎn)發(fā)消息給當(dāng)前客戶端。
QoS，Quality of Service。消息可靠性傳遞的參數(shù)，有3個值，分別是：
- 0，消息只發(fā)送一次，不保證發(fā)送成功。
- 1，消息最少發(fā)送一次，保證發(fā)送成功。因為可能發(fā)送多次，因此接收方可能收到重復(fù)消息。
- 2，消息只發(fā)送一次，保證成功。接收方不會接到重復(fù)消息。
發(fā)送消息時，可以指定QoS，如果QoS>0，那么消息一定會發(fā)到Broker。訂閱主題時，也可以指定QoS，如果QoS>0，那么Broker一定會將消息發(fā)給訂閱者，不會丟失。這里要要注意，消息從發(fā)布者到訂閱者，是分兩步走的，第一步有發(fā)布者發(fā)布到MQTT Broker，第二步是MQTT Broker轉(zhuǎn)發(fā)消息到訂閱者。所以只有當(dāng)發(fā)布消息時，指定QoS>0，并且訂閱主題時，QoS>0，消息才能可靠的從發(fā)布客戶端發(fā)送到訂閱客戶端端。
MQTT Server, Client & Tools
MQTT只是一套數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，要完成數(shù)據(jù)傳輸，還需要應(yīng)用程序來實現(xiàn)它。MQTT實現(xiàn)分為服務(wù)端和客戶端。MQTT 有很多服務(wù)端實現(xiàn)版本，具體請參見MQTT Server/Brokers，除了收費的版本，用得比較多的應(yīng)該是Mosquitto和EQM了。
MQTT 也有很多客戶端實現(xiàn)版本，大多數(shù)編程語言都有MQTT客戶端實現(xiàn)，具體請查看MQTT Libraries。這里邊比較有名的是Eclipse開發(fā)的Eclipse Paho，Spring Boot中Mqtt默認(rèn)實現(xiàn)就是使用Paho。
MQTT也提供了一些工具，方便開發(fā)測試，具體請參見MQTT Tools，這里推薦幾個比較好用的并且跨平臺的工具。
MQTT-spy，Java版本的客戶端工具，提供可視化界面，要求安裝JRE/JDK 8u60 以上版本。
MQTT Lens，Chrome插件，方便使用。
Mosquitto，是MQTT的完整實現(xiàn)，包含了服務(wù)端和客戶端，它非常輕量級，并且使用簡單，所以適合初學(xué)者，也有很多公司在產(chǎn)品環(huán)境中使用它，不過產(chǎn)品環(huán)境的使用配置要多很多。它是基于命令行的，在Linux環(huán)境下也很方便使用。
到現(xiàn)在為止，應(yīng)該對MQTT有一個大致的了解了，下一節(jié)我們將體驗一下使用MQTT進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布和訂閱。請參見MQTT快速入門。
