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MQTT
物联网(Internet of Things,IoT)最近曝光率越来越高。虽然HTTP是网页的事实标准,不过机器之间(Machine-to-Machine,M2M)的大规模沟通需要不同的模式:之前的请求/回答(Request/Response)模式不再合适,取而代之的是发布/订阅(Publish/Subscribe)模式。这就是轻量级、可扩展的MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)可以施展拳脚的舞台。
MQTT 简介
MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议,最早由IBM提出的,如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单,非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景,比如:
- 遥感数据
- 汽车
- 智能家居
- 智慧城市
- 医疗医护
由于物联网的环境是非常特别的,所以MQTT遵循以下设计原则:
- 精简,不添加可有可无的功能。
- 发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递。
- 允许用户动态创建主题,零运维成本。
- 把传输量降到最低以提高传输效率。
- 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
- 支持连续的会话控制。
- 理解客户端计算能力可能很低。
- 提供服务质量管理。
- 假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。
服务质量
为了满足不同的场景,MQTT支持三种不同级别的服务质量(Quality of Service,QoS)为不同场景提供消息可靠性:
- 级别0:尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息,但是遇到意外并不会重试。
- 级别1:至少一次。消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失,消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次,当然可能造成重复消息。
- 级别2:恰好一次。保证这种语义肯定会减少并发或者增加延时,不过丢失或者重复消息是不可接受的时候,级别2是最合适的。
服务质量是个老话题了。级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的,不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的,所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。级别0适合鸡肋数据场景,食之无味弃之可惜,就这么着吧。
消息类型
MQTT拥有14种不同的消息类型:
- CONNECT:客户端连接到MQTT代理
- CONNACK:连接确认
- PUBLISH:新发布消息
- PUBACK:新发布消息确认,是QoS 1给PUBLISH消息的回复
- PUBREC:QoS 2消息流的第一部分,表示消息发布已记录
- PUBREL:QoS 2消息流的第二部分,表示消息发布已释放
- PUBCOMP:QoS 2消息流的第三部分,表示消息发布完成
- SUBSCRIBE:客户端订阅某个主题
- SUBACK:对于SUBSCRIBE消息的确认
- UNSUBSCRIBE:客户端终止订阅的消息
- UNSUBACK:对于UNSUBSCRIBE消息的确认
- PINGREQ:心跳
- PINGRESP:确认心跳
- DISCONNECT:客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理