--- title: MQTT url: https://doc.liz6.com/networking/10-real-time-communication/03-MQTT locale: zh area: networking tags: - networking - 实时通信 date: 2026-06-30 modified: 2026-07-11 description: 为低带宽、高延迟、不可靠的 IoT 网络设计的最简洁 pub/sub 协议——QoS 0/1/2 提供三级递送保证,retained message 实现状态同步,will message 处理离线通知。MQTT 5.0 增加了 session expiry 和 shared subscriptions 等企业特性。 --- # MQTT > 为低带宽、高延迟、不可靠的 IoT 网络设计的最简洁 pub/sub 协议——QoS 0/1/2 提供三级递送保证,retained message 实现状态同步,will message 处理离线通知。MQTT 5.0 增加了 session expiry 和 shared subscriptions 等企业特性。 ## 概述 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport, 1999/2013）是最简洁的 pub/sub 消息协议，专门为低带宽、高延迟、不可靠的 IoT 网络设计。发布者不直接连订阅者——所有消息经过 broker（Mosquitto/EMQX），topic 支持通配符过滤。QoS 0/1/2 提供三种递送保证，retained message 和 will message 实现状态同步和离线通知。MQTT 5.0（2019）增加了 session expiry、shared subscriptions 等企业特性。 ## 模型 MQTT 是极简的 pub/sub 协议，专为低带宽、高延迟、不可靠网络设计 (IoT, M2M)。所有消息经过 central broker (Mosquitto, EMQX): 发布/订阅模型:消息经 Broker 按 topic 过滤分发 温度传感器 Publisher publish "home/bedroom/temp" 23.5 Broker Mosquitto / EMQX → 推送给所有匹配的订阅者 "home/bedroom/temp" 精确匹配 "home/+/temp" 单层通配 + "home/#" 多层通配 #(含所有子层) Broker 只做 topic 字符串匹配、不关心消息内容;+ 通配单层,# 通配多层及以下所有子层。 ## QoS QoS 0/1/2:握手次数换来的递送保证 QoS 0 最多一次 PUBLISH qos=0 Pub→Broker,不确认 PUBLISH qos=0 Broker→Sub,不确认 fire and forget 不确认 · 不重试 QoS 1 至少一次 PUBLISH qos=1,id=N Publisher→Broker PUBACK id=N Broker→Publisher · 确认 可能重复 retransmission QoS 2 恰好一次 ①PUBLISH Pub→Broker ②PUBREC Broker→Pub ③PUBREL Pub→Broker ④PUBCOMP Broker→Pub 不重复不丢失 四次握手确认 QoS 数字越大、握手次数越多,递送越可靠,但延迟和带宽开销也越高—— MQTT 把选择权交给每条消息,不是全局一刀切。 ## MQTT CONNECT/CONNACK ``` CONNECT: protocol_name: "MQTT" (v3.1.1) or "MQIsdp" (v3.1) protocol_level: 4 (v3.1.1) or 5 (v5.0) flags: clean_session, will_flag, will_qos, will_retain, password_flag, username_flag keep_alive: 秒 (publisher 在 keep_alive 秒内必须发 PINGREQ) client_id: 唯一 ID (或空 → broker 分配, 仅 v5.0) [will_topic, will_message] ← 如果 will_flag=1 [username, password] CONNACK: session_present: 0 (新 session), 1 (已有 session 恢复) return_code: 0=success, 1-5=失败原因 ``` ## Will Message 客户端连接时声明: "如果我意外断开, broker 发这条消息": CONNECT will_topic + will_message + will_retain。客户端异常断开 (TCP close 或 keepalive timeout) → broker 发布 will message。 ## MQTT 5.0 改进 1. **Session expiry**: 断开后 session 保留多久 (队列中的 QoS 1/2 消息继续) 2. **Message expiry**: 单条消息 TTL 3. **Shared subscriptions**: 多个 subscriber 负载均衡 (round-robin) 4. **Reason codes**: 所有 ACK 消息含具体原因 5. **Topic aliases**: 1/2-byte alias 替完整 topic → 省带宽 ## 参考 - **broker**: Eclipse Mosquitto (C), EMQX (Erlang), VerneMQ - **工具**: `mosquitto_pub -h broker -t topic -m "hello"`, MQTT Explorer *Keywords: MQTT, pub/sub, QoS, retained, will, Mosquitto, IoT, topic filter*