什么是MQTT协议摘要：MQTT 是一种基于 TCP/IP 的轻量级消息传输协议，由 IBM 于 1999 年提出，专为低带宽、不可靠网络环境下的设备通信设计。其核心优势在于协议简单、开销小、易于实现，特别适合资源受限的嵌入式设备和移动终端。
MQTT 是一种基于 TCP/IP 的轻量级消息传输协议，由 IBM 于 1999 年提出，专为低带宽、不可靠网络环境下的设备通信设计。其核心优势在于协议简单、开销小、易于实现，特别适合资源受限的嵌入式设备和移动终端。
MQTT协议帧介绍
帧结构如下图
固定头包含两部分
报文类型和标志（1 byte）其他（1-4 byte）报文类型与标志解析如下
其中报文类型有：
标志位说明：
剩余长度编码
剩余长度使用可变字节编码，每个字节编码7位，最高位(bit7)为延续位最大可表示256MB(268,435,455字节)
示例：
长度64 → 0x40
长度321 → 0xC1 0x02 (321=65+2*128)
以connect报文进行举例
数据如下：
10 16 00 04 4D 51 54 54 04 C2 00 3C 00 07 63 6C 69 65 6E 74 31
解析：
固定头: 0x10 (CONNECT), 剩余长度0x16(22)可变头:协议名: 00 04 → 长度4, "MQTT"(4D 51 54 54)协议级别: 0x04 (MQTT 3.1.1)连接标志: 0xC2 (11000010)（bit）User Name Flag: 1Password Flag: 1Will Retain: 0Will QoS: 00Will Flag: 0Clean Session: 1Reserved: 0Keep Alive: 0x003C (60秒)有效载荷:
Client ID: 00 07 → 长度7, "client1"(63 6C 69 65 6E 74 31)
以上为mqtt协议的简单解析
发布/订阅模式介绍
与传统的请求/响应（Request/Response）模式不同，MQTT 采用发布/订阅模式。该模式下，消息的发送者（发布者 Publisher）和接收者（订阅者 Subscriber）通过主题（Topic）进行解耦。中间的 MQTT 服务器（Broker）负责消息的分发和管理。
发布者：向某个主题发布消息订阅者：订阅主题，接收相关消息broker：中转和分发消息，确保消息可靠送达发布订阅模式优点
解耦通信发布者和订阅者无需直接通信，只需关注主题即可。这样，系统扩展时无需修改现有代码，极大提升了灵活性和可维护性。
节省带宽MQTT 消息头极小（最小仅 2 字节），且支持 QoS（服务质量）等级，允许根据实际需求选择消息可靠性。对于大规模物联网终端，能显著降低网络带宽和设备能耗。
一对多高效分发同一主题可被多个订阅者订阅，Broker 只需接收一次消息，即可高效分发给所有订阅者，极大提升了数据分发效率。
MQTT 支持“遗嘱消息”和“保留消息”，即使设备临时离线，重连后也能收到最新消息，保证数据不丢失，提升系统可靠性。
发布与订阅模式的实现要点：
主题设计合理规划主题结构（如“home/livingroom/temperature”），有助于消息分类和权限管理，提升系统可扩展性。
Qos等级选择MQTT 支持三种 QoS 等级（0-最多一次，1-至少一次，2-只有一次），根据业务需求权衡可靠性与性能。
安全性能通过 TLS/SSL 加密、用户名密码认证等方式，保障数据传输安全，防止非法设备接入。
broker选择选择高性能、支持集群的 Broker（如 EMQX、Mosquitto），并合理部署，确保系统高可用和高并发处理能力。
总结
总的来说，MQTT 协议的发布/订阅模式，凭借其解耦、轻量、高效的特性，极大提升了物联网数据传输的效率和可靠性。
无论是智能家居、工业自动化还是车联网，MQTT 都为海量设备的实时通信提供了坚实基础。未来，随着物联网规模的持续扩大，MQTT 的发布/订阅模式将在更多场景中发挥不可替代的作用。
来源：亿佰特物联网应用
