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【零基礎(chǔ)學物聯(lián)網(wǎng)】MQTT篇 1-2 MQTT基本原理

2020-11-05 17:12 作者:太極創(chuàng)客 0人讀過 | 我要投稿

為了幫助您學習，我們專門為本教程制作了視頻。

在上節(jié)課“MQTT篇 1-1 MQTT是什么”里我們學習了MQTT協(xié)議的背景知識和基本特點，這節(jié)課我們一起了解MQTT的基本工作原理。

在MQTT協(xié)議通訊中，有兩個最為重要的角色。它們分別是服務(wù)端和客戶端。首先我們來初步了解一下它們。

MQTT服務(wù)端：

MQTT服務(wù)端通常是一臺服務(wù)器。它是MQTT信息傳輸?shù)臉屑~，負責將MQTT客戶端發(fā)送來的信息傳遞給MQTT客戶端。MQTT服務(wù)端還負責管理MQTT客戶端。確?？蛻舳酥g的通訊順暢，保證MQTT消息得以正確接收和準確投遞。

MQTT客戶端：

MQTT客戶端可以向服務(wù)端發(fā)布信息，也可以從服務(wù)端收取信息。我們把客戶端發(fā)送信息的行為成為“發(fā)布”信息。而客戶端要想從服務(wù)端收取信息，則首先要向服務(wù)端“訂閱”信息?！坝嗛啞毙畔⑦@一操作很像我們在視頻網(wǎng)站訂閱某一部電視劇。當這部電視劇上新后，視頻網(wǎng)站會向訂閱了該劇的用戶發(fā)送信息，告訴他們有新劇上線了。

MQTT主題

剛剛我們在講解MQTT客戶端訂閱信息時，使用了用戶在視頻網(wǎng)站訂閱電視劇這個例子。在MQTT通訊中，客戶端所訂閱的肯定不是一部部電視劇，而是一個個“主題”。MQTT服務(wù)端在管理MQTT信息通訊時，就是使用“主題”來控制的。

為了便于您更好理解服務(wù)端是如何通過主題來控制客戶端之間的信息通訊，我們來看看下圖實例：

在以上圖示中一共有三個MQTT客戶端。它們分別是汽車，手機和電腦。MQTT服務(wù)端在管理MQTT通訊時使用了“主題”來對信息進行管理的。比如上圖所示，假設(shè)我們需要利用手機和電腦獲取汽車的速度，那么我們首先要利用電腦和手機向MQTT服務(wù)器訂閱主題“汽車速度”。接下來，當汽車客戶端向服務(wù)端的“汽車速度”主題發(fā)布信息后，服務(wù)端就會首先檢查以下都有哪些客戶端訂閱了“汽車速度”這一主題的信息。當它發(fā)現(xiàn)訂閱了該主題的客戶端有一個手機和一個電腦，于是服務(wù)端就會將剛剛收到的“汽車速度”信息轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱了該主題的手機和電腦客戶端。

在以上實例中，汽車是“汽車速度”主題的發(fā)布者，而手機和電腦則是該主題的訂閱者。

值得注意的是，MQTT客戶端在通訊時，往往角色不是單一的。它既可以作為信息發(fā)布者也可以同時作為信息訂閱者。如下圖所示：

上圖中的所有客戶端都是圍繞“空調(diào)溫度”這一主題進行通訊的。對于“空調(diào)溫度”這一主題，手機和電腦客戶端成為了MQTT信息的發(fā)布者而汽車則成為了MQTT信息的訂閱者（接收者）。

可以看到，針對不同的主題，MQTT客戶端可以切換自己的角色。它們可能對主題A來說是信息發(fā)布者，但是對于主題B就成了信息訂閱者。

MQTT 發(fā)布/訂閱特性

從以上實例我們可以看到，MQTT通訊的核心樞紐是MQTT服務(wù)端。有了服務(wù)端對MQTT信息的接收、儲存、處理和發(fā)送，客戶端在發(fā)布和訂閱信息時，可以相互獨立，且在空間上可以分離，時間上可以異步。這里所說的相互獨立、空間和時間分離具體指的是什么呢？

相互可獨立：MQTT客戶端是一個個獨立的個體。它們無需了解彼此的存在，依然可以實現(xiàn)信息交流。比如以上實例中汽車客戶端在發(fā)布“汽車速度”信息時，汽車客戶端本身可以完全不知道有多少個MQTT客戶端訂閱了“汽車速度”這一主題。而訂閱了“汽車速度”主題的手機和電腦客戶端也完全不知道彼此的存在。大家只要訂閱了“汽車速度”主題，MQTT服務(wù)端就會在每次收到新信息時，將信息發(fā)送給訂閱了“汽車速度”主題的客戶端。
空間可分離：空間分離相對容易理解，MQTT客戶端在通訊比要條件是連接到了同一個MQTT通訊網(wǎng)絡(luò)。這個網(wǎng)絡(luò)可以是互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)。只要客戶端聯(lián)網(wǎng)，無論他們遠在天邊還是近在眼前，都可以實現(xiàn)彼此間的通訊交流。
時間可異步：MQTT客戶端在發(fā)送和接收信息時無需同步。這一特點對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備尤為重要。有時物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會發(fā)生意外離線的情況。我們使用以上實例二的場景來作為示例。當我們的汽車在行駛過程中，可能會突然進入隧道，這時汽車可能會斷開與MQTT服務(wù)端的連接。假設(shè)在此時我們的手機客戶端向汽車客戶端所訂閱的“空調(diào)溫度”主題發(fā)布了信息，而汽車恰恰不在線。這時，MQTT服務(wù)端可以將“空調(diào)溫度”主題的新信息保存，待汽車再次上線后，服務(wù)端再將“空調(diào)溫度”信息推送給汽車。

以上幾點概括了MQTT通訊時客戶端的相互關(guān)系以及服務(wù)端在其中所起的作用。講到這里請您注意：以上總結(jié)的幾個特點中都有一個“可”字。這個“可”字意味著客戶端彼此之間可以獨立，空間可以分離，時間可以異步。在我們實際應(yīng)用中，客戶端之間的關(guān)系既可以獨立也可以相互依存。在空間上，既可以相距甚遠，也可以彼此相鄰。在時間上，既可以異步也可以同步。這個“可”字所體現(xiàn)的是MQTT通訊的靈活性。

可能有些朋友看過以上文字后感覺有些抽象。畢竟這些都是純理論知識，在后面的教程里，我們將通過實例向您講解MQTT的應(yīng)用，屆時相信您會對MQTT有深切的認識。到這里，請您務(wù)必留意MQTT通訊的三個特點，彼此可獨立，空間可分離、時間可異步。