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為什么在物聯(lián)網應用中大多使用 MQTT?

10/07 10:55
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物聯(lián)網應用中MQTT和HTTP都有應用,但是應用的場景不同。在物聯(lián)網應用中,大多選擇使用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)而不是HTTP(Hypertext Transfer Protocol),主要基于以下幾個方面的優(yōu)勢:

MQTT優(yōu)勢

1. 節(jié)省網絡帶寬

數據包大小:MQTT使用輕量級協(xié)議,數據包大小相較于HTTP更小。MQTT的消息頭僅需2字節(jié),而HTTP協(xié)議的消息頭部則復雜得多,即使是最簡單的HTTP請求,消息頭部也至少幾百字節(jié)。

傳輸效率:MQTT的訂閱-發(fā)布機制意味著在一個周期內只發(fā)送一次數據,而HTTP在每次請求時都要發(fā)送頭部信息,這使得MQTT在傳輸大量數據時更加節(jié)省帶寬。

2. 更好的延遲

連接機制:HTTP的客戶端-服務器模式每次請求都需要建立連接,這帶來了較高的延遲。而MQTT中,客戶端只需要與服務器建立一次連接,隨后的請求只需要發(fā)送一個小的數據包以更新狀態(tài),因此MQTT可以更快地更新設備狀態(tài)。

3. 更高的可靠性

發(fā)布訂閱模式:MQTT使用的是發(fā)布訂閱模式,即使在網絡連接不穩(wěn)定的情況下,也能夠實現數據的可靠傳輸。當設備離線時,MQTT會將數據存儲在隊列中,直到設備重新上線時再將其發(fā)送。

自動重連機制:MQTT具有自動重連機制,即使網絡斷開,也能夠自動恢復連接,確保消息的可靠傳輸。

4. 更好的安全性

加密協(xié)議:MQTT支持TLS/SSL加密協(xié)議,可以確保數據在傳輸過程中的安全性。而HTTP在傳輸過程中需要使用更復雜的安全措施,如HTTPS協(xié)議。

5. 更好的擴展性

多對多通信:MQTT支持多對多的通信模式,可以很容易地擴展到大型系統(tǒng)中。

低成本實現:MQTT的輕量級協(xié)議使得實現MQTT庫的成本較低,易于移植到不同的平臺上。

6. 適用于資源受限的設備

低功耗:MQTT協(xié)議可以保持長連接,在空閑時保持低功耗狀態(tài),節(jié)省設備能源。

數據處理:MQTT以數據為中心,將數據作為字節(jié)數組傳輸,非常適合資源受限的設備并有助于節(jié)省電池。

7. 高效的消息分發(fā)

發(fā)布訂閱模式:MQTT采用的發(fā)布/訂閱模式非常適合物聯(lián)網應用中設備間的消息分發(fā)。這種模式允許單一設備向多個訂閱者同時發(fā)送消息,使得信息傳遞變得既高效又靈活。

應用代碼對比

MQTT 偽代碼示例

//?MQTT?客戶端連接到?MQTT?服務器??
mqttClient.connect("mqtt://broker.example.com:1883",?clientId)??
??
//?訂閱特定主題??
mqttClient.subscribe("sensor/data",?qos=1)??
??
//?發(fā)布消息到主題??
mqttClient.publish("sensor/data",?"temperature=25.5C",?qos=1)??
??
//?接收并處理消息??
onMessageReceived(message)?{??
????if?(message.topic?==?"sensor/data")?{??
????????processSensorData(message.payload)??
????}??
}

HTTP 偽代碼示例

//?HTTP?客戶端發(fā)送?GET?請求??
response?=?httpClient.get("http://api.example.com/sensor/data")??
??
//?處理響應數據??
if?(response.statusCode?==?200)?{??
????sensorData?=?parseSensorDataFromResponse(response.body)??
????processSensorData(sensorData)??
}??
??
//?發(fā)送?POST?請求以更新傳感器數據(通常不用于實時數據傳輸)??
requestBody?=?"temperature=25.5C"??
response?=?httpClient.post("http://api.example.com/update/sensor/data",?requestBody)

實際例子對比分析

假設有一個智能家居系統(tǒng),其中包含了多個智能燈泡和溫度傳感器

使用 MQTT:每個燈泡和傳感器都作為MQTT客戶端連接到MQTT服務器(broker)。溫度傳感器定期發(fā)布包含溫度數據的消息到“sensor/temperature”主題。燈泡訂閱了該主題,并在接收到新的溫度數據時自動調整亮度或顏色。這種方式下,燈泡和傳感器之間的通信是實時的,且即使在網絡不穩(wěn)定的情況下也能保持較高的可靠性。

使用 HTTP:每個燈泡和傳感器都需要定期向中央服務器發(fā)送HTTP請求以獲取或更新數據。例如,溫度傳感器需要發(fā)送HTTP POST請求來上傳溫度數據,而燈泡則需要發(fā)送HTTP GET請求來獲取最新的溫度數據以調整亮度。這種方式下,每個請求都需要等待服務器的響應,且在網絡不穩(wěn)定或延遲較高時可能會導致問題。此外,由于HTTP是無狀態(tài)的,燈泡可能需要在每次需要調整亮度時都重新獲取溫度數據。

MQTT在物聯(lián)網應用中的使用比HTTP更加合適,因為MQTT擁有更好的帶寬利用率、更低的延遲、更高的可靠性、更好的安全性、更好的擴展性,以及更適用于資源受限的設備。這些優(yōu)勢使得MQTT成為物聯(lián)網應用中的首選協(xié)議。

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