MQTT简介

什么是MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是一种基于发布/订阅模式的轻量级消息传输协议，由 IBM 于 1999 年发明，最初用于石油管道的卫星通信。

MQTT 协议构建于 TCP/IP 协议之上，专为以下场景设计：

• 低带宽、高延迟或不可靠的网络环境
• 资源受限的嵌入式设备
• 需要实时通信的物联网应用

核心特点

1. 轻量级

MQTT 协议头最小只有 2 字节，相比 HTTP 协议大大减少了网络开销：

协议	最小头部大小	适用场景
MQTT	2 字节	物联网、嵌入式设备
HTTP	约 100+ 字节	Web 应用
CoAP	4 字节	受限网络

2. 发布/订阅模式

MQTT 采用发布/订阅（Pub/Sub）模式，实现了消息发送者和接收者的解耦：

3. QoS 服务质量

MQTT 提供三种消息传递质量等级：

• QoS 0：至多一次（At most once）- 消息可能丢失
• QoS 1：至少一次（At least once）- 消息可能重复
• QoS 2：恰好一次（Exactly once）- 消息不丢失不重复

4. 遗嘱消息

客户端可以设置遗嘱消息（Last Will），当客户端异常断开时，Broker 会自动发布该消息，用于通知其他订阅者。

5. 保留消息

Broker 可以保留每个主题的最后一条消息，新订阅者连接后会立即收到该消息。

MQTT 版本

版本	发布时间	主要特性
MQTT 3.1	2010	首个公开版本
MQTT 3.1.1	2014	OASIS 标准，修复 3.1 问题
MQTT 5.0	2019	增加原因码、共享订阅、消息过期等

协议架构

核心概念

Broker（消息代理）

Broker 是 MQTT 的核心组件，负责：

• 接收客户端连接
• 接收发布的消息
• 处理订阅和取消订阅请求
• 将消息转发给匹配的订阅者

常见的 MQTT Broker：

• EMQX：国产开源，功能强大，支持集群
• Mosquitto：Eclipse 基金会开源项目，轻量级
• HiveMQ：企业级商业方案
• VerneMQ：Erlang 实现，高性能

Client（客户端）

任何连接到 Broker 的设备都是客户端，可以是：

• 发布者（Publisher）：发送消息
• 订阅者（Subscriber）：接收消息
• 同时具备发布和订阅能力

Topic（主题）

主题是消息的路由地址，采用层级结构：

home/living-room/temperature
home/bedroom/humidity
sensor/+/status      # + 匹配单层
sensor/#             # # 匹配多层

应用场景

1. 物联网（IoT）

2. 智能家居

3. 车联网

• 车辆状态上报
• 远程控制指令
• OTA 升级通知

4. 即时通讯

• 消息推送
• 在线状态同步
• 群组消息

与其他协议对比

特性	MQTT	HTTP	WebSocket	CoAP
传输层	TCP	TCP	TCP	UDP
消息模式	发布/订阅	请求/响应	双向	请求/响应
头部开销	小（2字节起）	大	中	小（4字节）
QoS	支持	不支持	不支持	支持
适用场景	物联网	Web	实时Web	受限网络

面试题预览

常见面试题

1. MQTT 和 HTTP 有什么区别？为什么物联网场景更适合用 MQTT？
2. 简述 MQTT 的发布/订阅模式的优缺点
3. MQTT 的三种 QoS 等级分别适用于什么场景？

小结

MQTT 是物联网领域最流行的消息协议，具有轻量级、低功耗、可靠传输等特点。理解 MQTT 的核心概念（Broker、Client、Topic、QoS）是学习的基础，后续章节将深入讲解各个知识点。