物(wù)聯講堂 | MQTT的(de)前世今生
2019-9-26新聞
Part1 MQTT的(de)誕生
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸）是一個(gè)即時(shí)通(tōng)訊協議(yì)。該協議(yì)支持所有平台，幾乎可(kě)以把所有聯網物(wù)品和(hé)外部連接起來(lái)，被用(yòng)來(lái)當做(zuò)傳感器和(hé)緻動器的(de)通(tōng)信協議(yì)。
說起通(tōng)訊協議(yì)，這(zhè)裏不得(de)不先回顧一下(xià)最早的(de)"摩托巴士”——MODBUS。市面上絕大(dà)多(duō)數的(de)PLC都支持modbus協議(yì)。當電腦(nǎo)或者HMI需要獲取某個(gè)設備或者PLC的(de)數據時(shí)，可(kě)以通(tōng)過modbus協議(yì)來(lái)進行交互。然後根據通(tōng)信方式的(de)不同，就區(qū)分(fēn)了(le)串口和(hé)以太網的(de)，modbus rtu和(hé)modbus tcp。
後來(lái)，随著(zhe)互聯網的(de)發展，就有了(le)需要把設備的(de)數據傳到網絡上來(lái)，也(yě)就是服務器，甚至前端等。于是，物(wù)聯網的(de)概念也(yě)就随之提出，并且對(duì)于協議(yì)的(de)要求更加高(gāo)，總體可(kě)以概括爲：簡單、可(kě)靠、并發、開源。
于是在1999年的(de)時(shí)候，IBM設計發明(míng)了(le)MQTT協議(yì)。其實當時(shí)發明(míng)這(zhè)個(gè)協議(yì)并不是用(yòng)于物(wù)聯網的(de)，而是用(yòng)在一個(gè)醫療系統中。傳感器采集病人(rén)的(de)數據，然後通(tōng)過這(zhè)個(gè)MQTT系統，可(kě)以即時(shí)推送給醫生。
随著(zhe)物(wù)聯網的(de)迅速發展，MQTT被更加廣泛的(de)使用(yòng)開來(lái)，更有一個(gè)專門的(de)MQTT技術委員(yuán)會，旨在負責定制基于MQTT技術的(de)物(wù)聯網标準協議(yì)。毋庸置疑，MQTT已基本占領了(le)物(wù)聯網中的(de)重要地位。現在，在物(wù)聯網的(de)世界裏，誰不接觸點MQTT都不好意思說自己是搞物(wù)聯網的(de)了(le)。
Part2 MQTT的(de)工作機制
MQTT一般是建立在TCP協議(yì)基礎上的(de)一種協議(yì)。因此也(yě)就有了(le)MQTT客戶端和(hé)服務端。MQTT服務端一般隻有一個(gè)，MQTT客戶端就可(kě)以很多(duō)了(le)，幾萬甚至幾百萬個(gè)。當MQTT客戶端連接上服務端之後，爲了(le)維持在線狀态，客戶端會向服務端發心跳。這(zhè)個(gè)心跳包也(yě)就2個(gè)字節。
同時(shí)MQTT消息類型還(hái)可(kě)以有多(duō)種服務質量：
· “至多(duō)一次”，消息發布完全依賴底層 TCP/IP 網絡。會發生消息丢失或重複。這(zhè)一級别可(kě)用(yòng)于如下(xià)情況，環境傳感器數據，丢失一次讀記錄無所謂，因爲不久後還(hái)會有第二次發送。
· “至少一次”，确保消息到達，但消息重複可(kě)能會發生。
· “隻有一次”，确保消息到達一次。這(zhè)一級别可(kě)用(yòng)于如下(xià)情況，在計費系統中，消息重複或丢失會導緻不正确的(de)結果。
Part3 MQTT中的(de)一些概念
MQTT中重要的(de)的(de)幾個(gè)概念：登錄，主題，訂閱，生産，發布，Payload，消費。接下(xià)來(lái)，通(tōng)過繁易小劇場(chǎng)—MQTT魔法餐廳，幫助大(dà)家更好的(de)理(lǐ)解這(zhè)些概念。
在這(zhè)個(gè)環節裏，MQTT餐廳好比如一個(gè)MQTT系統。
其中，服務員(yuán)就是服務器，顧客和(hé)廚師就是客戶端。廚師是生産者，顧客是消費者。
【登陸】 這(zhè)家MQTT魔法餐廳是會員(yuán)制的(de)，顧客和(hé)廚師需要通(tōng)過身份認證才能登陸。
【主題】 本周餐廳主打“迷情西部”。
【訂閱】 顧客需要先向服務員(yuán)點菜。
【生産】 每位廚師隻做(zuò)一道招牌菜。
【發布】 廚師做(zuò)完菜之後，會推送發布給服務員(yuán)。
【Payload】菜的(de)味道如何，即顧客獲得(de)的(de)消息内容。
【消費】 顧客吃(chī)完買單即消費。
當然，有時(shí)候，會遇到幾個(gè)客戶同時(shí)點一份菜，但是MQTT餐廳中的(de)廚師隻做(zuò)一份。這(zhè)也(yě)沒有關系，MQTT魔法餐廳裏的(de)服務員(yuán)能将一份菜變成多(duō)份，可(kě)以同時(shí)發布給定了(le)菜的(de)顧客們。
在MQTT系統裏，就存在生産，分(fēn)發，消費這(zhè)三個(gè)環節了(le)。數據的(de)交互，主要是通(tōng)過主題來(lái)實現，主題可(kě)以理(lǐ)解爲MQTT協議(yì)的(de)靈魂。
Part4 小結
其實MQTT協議(yì)就這(zhè)樣一個(gè)通(tōng)用(yòng)的(de)模式，就好比美(měi)食街(jiē)裏有衆多(duō)餐廳一樣。每家餐廳都要有廚師，服務員(yuán)，顧客，但各家餐廳的(de)菜單不一樣的(de)。也(yě)就是每一家做(zuò)的(de)MQTT，協議(yì)都是一樣的(de)，登錄都是需要用(yòng)戶名和(hé)密碼設備ID等參數。但是每家的(de)MQTT定義的(de)主題就不一樣了(le)。可(kě)以說，100家做(zuò)MQTT的(de)，有可(kě)能99家定義的(de)主題都不一樣。總而言之，隻要MQTT的(de)框架和(hé)主題一緻，無論使用(yòng)何種編程語言，無論借助何種硬件平台，都能實現協議(yì)的(de)無縫對(duì)接，達成通(tōng)訊目的(de)。
