MQTT协议

2024-07-14 23:56:04
开发
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1.简介

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息发布/订阅网络协议，专为低带宽和不稳定网络环境下的设备通信设计，常用于物联网（IoT）应用。它在1999年由IBM开发，现在是一个开放的标准协议。

1.1.主要特点包括：

轻量级和低开销：MQTT 协议的数据包非常小巧，非常适合网络带宽有限的情况。
数据传输可靠：支持多种消息服务质量等级，确保数据按需可靠传输。
支持离线消息：通过保留消息和持久会话，支持设备离线时的消息保存和转发。
简单易用：协议结构简单，易于实现和维护。

1.2.工作原理：

MQTT基于发布/订阅模式，其中消息通过主题进行分类。客户端可以订阅一个或多个主题，而发布者发送消息到特定的主题，所有订阅该主题的客户端都将接收到这些消息。

1.3.服务质量（QoS）等级：

QoS 0：最多发送一次，不保证消息到达，也就是"最多一次"。
QoS 1：至少发送一次，确保消息到达，但可能会有重复，也就是"至少一次"。
QoS 2：确保消息只有一次到达，也就是"只有一次"。

MQTT被广泛应用于智能家居、工业互联网、车联网等场景，由于其简单高效的特性，特别适合需要快速、可靠通信的物联网设备。

2.MQTT和MQ消息队列之间的区别是什么

MQTT 和传统的消息队列（如 IBM 的 MQ 系列）都用于在应用程序之间传输消息，但它们在设计目的、架构和适用场景上有一些显著的区别：

2.1. 设计目的和应用场景：

MQTT：专为低带宽、高延迟或不可靠的网络环境设计，主要用于物联网设备间的轻量级通信。
MQ 消息队列（如 IBM MQ）：设计用于企业级应用，支持复杂的消息传递模式，确保消息传输的安全性和可靠性，适用于金融、零售等行业的应用。

2.2. 通信模型：

MQTT：基于发布/订阅模式，消息通过主题进行分类。发布者发送消息到主题，订阅该主题的客户端接收消息。
MQ 消息队列：基于点对点的消息队列模型。消息被发送到一个队列，然后一个或多个消费者可以从队列中取出消息进行处理。

2.3. 网络开销和性能：

MQTT：非常轻量级，网络开销小，适用于带宽受限的环境。
MQ 消息队列：相对于 MQTT，可能有更高的网络开销和更复杂的客户端实现，但提供更高的数据完整性和安全性。

2.4. 可靠性和服务质量：

MQTT：提供三种服务质量等级，适应不同的网络可靠性需求。
MQ 消息队列：通常提供更高级的消息持久性、事务支持和恢复能力，确保在系统故障时消息不会丢失。

2.5. 使用环境：

MQTT：常用于移动设备、传感器网络、小型嵌入式设备等。
MQ 消息队列：常用于服务器与应用之间、大型分布式系统的核心组件。

总的来说，MQTT 更适合物联网和移动环境，而 MQ 消息队列则更适合需要高度可靠和安全的企业级应用。

3. MQTT主要用于物联网设备间的轻量级通信

MQTT协议之所以能够在低带宽、高延迟或不可靠的网络环境中表现出色，主要得益于其设计哲学和技术特点。以下是一些关键因素，使得MQTT特别适合物联网（IoT）和类似场景：

3.1. 轻量级协议设计

小型消息头：MQTT 的消息头非常小（固定头部只有2字节），这减少了网络传输的数据量，使其在带宽有限的环境中更有效。
简化的消息交换：MQTT 的交互模式简单，仅需少量的指令和消息类型来进行通信，降低了处理复杂性和资源消耗。

3.2. 发布/订阅模型

解耦生产者和消费者：在这种模型中，消息的发送者（发布者）和接收者（订阅者）不直接通信，而是通过主题来交换消息。这种解耦方式减少了客户端之间的连接数，适用于设备数量庞大的网络。
灵活的消息分发：发布者可以发送消息到一个主题，而所有订阅该主题的客户端都会接收到消息，支持一对多的消息分发，有效地减少了网络流量。

3.3. 服务质量等级

可配置的消息交付保证：MQTT 提供三种服务质量（QoS）等级，允许开发者根据网络环境和应用需求选择最合适的交付方式：
- QoS 0（最多一次）：消息可能丢失，适用于对可靠性要求不高的应用。
- QoS 1（至少一次）：确保消息到达，但可能重复。
- QoS 2（只有一次）：确保每条消息只被接收一次，适用于对重复或丢失非常敏感的应用。

3.4. 网络不可靠性容忍

会话持久性：在连接断开后，可以通过持久会话重新建立连接而不丢失订阅信息和消息。
离线消息：支持存储消息直至订阅者上线后再发送，保证即使在连接不稳定时也不会丢失重要信息。

3.5. 心跳和保持连接机制

定期心跳：客户端定期发送心跳包以保持与服务器的连接，这有助于检测和恢复死链，同时避免频繁的网络连接和断开。

这些特性使得MQTT非常适合在网络条件不佳的环境中使用，如远程监控、智能设备、移动通信等场景，特别是在物联网设备间需要高效、节省资源的通信时。

4.MQTT代码Demo

    <dependency>  
        <groupId>org.eclipse.paho</groupId>  
        <artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>  
        <version>1.2.5</version>  
    </dependency>

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;  
  
public class Subscriber {  
  
        public static void main(String[] args) {  
                String broker = "tcp://124.70.4.116:9003";  
                String clientId = MqttClient.generateClientId();  
                try {  
                        MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId);  
                        client.setCallback(new MqttCallback() {  
                                @Override  
                                public void connectionLost(Throwable cause) {  
                                        System.out.println("Connection lost!");  
                                }  
  
                                @Override  
                                public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) {  
                                        System.out.println("Message received:\n\t" + new String(message.getPayload()));  
                                }  
  
                                @Override  
                                public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {  
                                }  
                        });  
                        client.connect();  
                        client.subscribe("test/topic");  
                        System.out.println("Subscriber is now listening to 'test/topic'");  
                } catch (MqttException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                }  
        }  
}

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;  
  
public class Publisher {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        String broker = "tcp://124.70.4.116:9003";  
        String clientId = MqttClient.generateClientId();  
        try {  
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId);  
            client.connect();  
            MqttMessage message = new MqttMessage("Hello MQTT xiaocai".getBytes());  
            message.setQos(2);  
            client.publish("test/topic", message);  
            System.out.println("Message published");  
            client.disconnect();  
        } catch (MqttException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}

5.MQTT客户端

具体可借鉴[分享]7 个 MQTT 客户端工具-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

5.1. MQTTX

MQTTX 是 EMQ 开源的一款跨平台 MQTT 5.0 客户端工具，它支持 macOS, Linux, Windows，并且支持 MQTT 消息格式转换。

MQTTX 的用户界面借助聊天软件的形式简化了页面的操作逻辑，用户可以快速创建连接保存并同时建立多个连接客户端，方便用户快速测试 MQTT/TCP、MQTT/TLS、MQTT/WebSocket 的连接/发布/订阅功能及其他特性。

MQTTX 致力于打造优雅、易用的全平台 MQTT 客户端，并在最近发布了 MQTTX CLI 及 MQTTX Web 两个版本，目前在 GitHub Star 数已达到 2K，已成为使用场景最完整的 MQTT 测试客户端。

在这里插入图片描述

5.1.1.特性

跨平台，支持 Windows，macOS 和 Linux
支持 MQTT v3.1.1 以及 MQTT v5.0 协议
单/双向 SSL 认证：支持 CA、自签名证书，以及单、双向 SSL 认证
支持 Light、Dark、Night 三种主题模式切换
支持 WebSocket 连接至 MQTT 服务器
支持 Hex, Base64, JSON, Plaintext
支持简体中文、英文、日文、土耳其文及匈牙利文
订阅 Topic 支持自定义颜色标记
支持 $SYS 主题自动订阅，查看流量统计
自定义编辑脚本测试和模拟收发数据
完整的日志记录

5.1.2.下载

官网下载：https://mqttx.app/zh
GitHub 下载：https://github.com/emqx/MQTTX/releases

6.MQTT的Docker安装

version: '3.0'
services:             
  base_software_emqx1:
    image: emqx:5.7.1
    container_name: base_software_emqx1
    environment:
    - "EMQX_NODE_NAME=emqx@node1.emqx.io"
    - "EMQX_CLUSTER__DISCOVERY_STRATEGY=static"
    - "EMQX_CLUSTER__STATIC__SEEDS=[emqx@node1.emqx.io,emqx@node2.emqx.io]"
    healthcheck:
      test: ["CMD", "/opt/emqx/bin/emqx", "ctl", "status"]
      interval: 5s
      timeout: 25s
      retries: 5
    networks:
      emqx-bridge:
        aliases:
        - node1.emqx.io
    ports:
      - 9003:1883
      - 8083:8083
      - 8084:8084
      - 8883:8883
      - 18083:18083 
    volumes:
      - /data/docker/dms/emqx1_data:/opt/emqx/data

  base_software_emqx2:
    image: emqx:5.7.1
    container_name: base_software_emqx2
    environment:
    - "EMQX_NODE_NAME=emqx@node2.emqx.io"
    - "EMQX_CLUSTER__DISCOVERY_STRATEGY=static"
    - "EMQX_CLUSTER__STATIC__SEEDS=[emqx@node1.emqx.io,emqx@node2.emqx.io]"
    healthcheck:
      test: ["CMD", "/opt/emqx/bin/emqx", "ctl", "status"]
      interval: 5s
      timeout: 25s
      retries: 5
    networks:
      emqx-bridge:
        aliases:
        - node2.emqx.io
    volumes:
      - /data/docker/dms/emqx2_data:/opt/emqx/data  

networks:
  emqx-bridge:
    driver: bridge

原文地址:https://blog.csdn.net/a13407142317/article/details/140399415 本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：https://www.suanlizi.com/kf/1812516420232286208.html 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系《酸梨子》网邮箱：1419361763@qq.com进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

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