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MQTT，物联网圈的 HTTP，万物互联第一步

 5 years ago
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作者：付强

物联网曾被认为是继计算机、互联网之后，信息技术行业的第三次浪潮。随着基础通讯设施的不断完善，尤其是 5G 的出现，进一步降低了万物互联的门槛和成本。物联网本身也是 AI 和区块链应用很好的落地场景之一，各大云服务商也在纷纷上架物联网平台和服务。在 AI 和区块链的热潮过去之后，物联网很有可能成为下一个风口，在风口到来之前，提前进行一些知识储备，是很有必要的。

纵观人工智能的发展路线我们可以看到，人工智能近年来之所以能够突飞猛进，第一个原因是硬件的发展，使得深度学习神经网络的学习时间迅速缩短；第二就是数据，在我们这个大数据的时代，获取大量数据的成本已经很低了。

再来说物联网，像传感器、智能家电、可穿戴设备等，每天也都在产生着巨量的数据，这也是反馈给深度学习良好的训练数据。同时，学习的结果又可以再应用到物联网的终端，形成一个良性的循环。举个例子：

从交通探头我们可以采集到大量的交通实时图片，经过处理之后，喂给神经网络，比如 SSD。SSD 学会在图片中标注出人和汽车的位置，然后再把模型部署到探头端，探头就可以利用深度学习的接口，来实时地分析人流和车流情况了。

所以我认为物联网是 AI 落地的一个非常好的应用场景，随着 AI 的迅速发展，物联网这个同样在很多年前就提出的理论和技术，也会迎来新的春天。

如果想入门物联网，学习和了解 MQTT 协议是非常必要的，它解决了物联网中的一个最基础的问题，设备和设备之间，设备和云端服务之间，是怎么通讯的。MQTT 之于物联网，就好像 HTTP 之于 Web 那么重要。目前基本所有开放云平台比如阿里云、腾讯云、青云等都支持 MQTT 的接入。

MQTT 是什么

MQTT，全称为 Message Queue Telemetry Transport。在 1999 年，由 IBM 的 Andy Stanford-Clark 和 Arcom 的 Arlen Nipper 为了一个通过卫星网络连接输油管道的项目开发的。

之后 IBM 一直将 MQTT 作为一个内部协议在其产品中使用，直到 2010 年，IBM 公开发布了 MQTT 3.1 版本。在 2014 年，MQTT 协议正式成为了 OASIS（结构化信息标准促进组织）的标准协议。随着多年的发展，MQTT 协议的重点也不再只是嵌入式系统，而是更广泛的物联网（Internet of Things）世界了。

MQTT 的优点

为了满足低电量消耗和低网络带宽的需求，MQTT 协议在设计之初就包含了以下一些特点：

  1. 实现简单
  2. 提供数据传输的 QoS
  3. 轻量、占用带宽低
  4. 可传输任意类型的数据
  5. 可保持的会话（session）

MQTT 协议可以为大量的低功率、工作网络环境不可靠的物联网设备提供通讯保障。而它的应用范围也不仅如此，在移动互联网领域也大有作为：很多 Android App 的推送功能，都是基于 MQTT 实现的，也有一些 IM 的实现，是基于 MQTT 的。

MQTT 为什么如此轻量且灵活？

myeMVnf.jpg!web MQTT 发布和订阅模型

简单来说是因为 MQTT 协议有以下特性：

  • 基于 TCP 协议的应用层协议；
  • 采用 C/S 架构；
  • 使用订阅/发布模式 ，将消息的发送方和接受方解耦；
  • 提供 3 种消息的 QoS（Quality of Service）: 至多一次，最少一次，只有一次；
  • 收发消息都是异步的，发送方不需要等待接收方应答。

虽然 MQTT 协议名称有 Message Queue 两个词，但是它并不是一个像 RabbitMQ 那样的一个消息队列，这是初学者最容易搞混的一个问题。MQTT 跟传统的消息队列相比，有以下一些区别：

  1. 在传统消息队列中，在发送消息之前，必须先创建相应的队列；在 MQTT 中，不需要预先创建要发布的主题（可订阅的 Topic）；
  2. 在传统消息队列中，未被消费的消息总是会被保存在某个队列中，直到有一个消费者将其消费；在 MQTT 中，如果发布一个没有被任何客户端订阅的消息，这个消息将被直接扔掉；
  3. 在传统消息队列中，一个消息只能被一个客户端获取，在 MQTT 中，一个消息可以被多个订阅者获取，MQTT 协议也不支持指定消息被单一的客户端获取。

一个物联网老兵的经验之谈

我从 2015 年开始带领团队在物联网领域创业，从物联网软硬件平台的架构到实现，从上线运营到盈利，中间走过一些弯路，也踩过一些坑。同时，我在社区、论坛、QQ 群里面也经常看见一些刚刚接触 MQTT 的同学在问各种问题。我曾经在网络上面也搜索过 MQTT 相关的内容，发现系统介绍 MQTT 协议的内容很少，要么是翻译协议的 Specification，要么是单独实现某一个功能的教程。只教其然，未教其所以然。

所以我总结了自己的实践经验，以及我看到的大家常遇到的问题，写了这一门课程，系统地介绍 MQTT 协议，希望对学习 MQTT 的同学有所帮助。

课程大纲

本课程共有三部分内容，总计 14 课：

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  • 第一部分：讲解 MQTT 协议以及其特性，并辅以代码。
  • 第二部分：讲解一个 AI+IoT 实战项目。
  • 第三部分：讲解如何搭建 MQTT Broker 和安全实践，同时也会介绍 MQTT 5.0 版本的新特性。

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