2023 年 MQTT 协议的 7 个技术趋势｜描绘物联网的未来

多租户架构是实现 Serverless MQTT 服务的一个重要基础。来自不同用户或租户的物联网设备可以连接到同一个大规模的 MQTT 集群,同时保持其数据和业务逻辑与其他租户隔离。

在 SaaS 应用中多租户架构很常见,即一个应用为多个客户或租户服务。其通常有两种以下不同的实现方式:

在 MQTT Broker 的多租户架构中,每个设备和租户都有一个单独的、隔离的命名空间,包括一个独特的主题前缀和访问控制列表(ACL),用来定义用户可以发布或订阅哪些主题。

多租户 MQTT 消息服务器能够减少管理开销,并灵活支持复杂场景或大规模物联网应用场景。例如,一个大型组织中的部门和应用可以作为不同的租户使用同一个 MQTT 集群。

MQTT Sparkplug 是由 Eclipse 基金会设计的开放标准规范,其最新版本为 MQTT Sparkplug 3.0,它定义了工业设备的统一数据接入规范,能够通过 MQTT 协议连接各类工业传感器、动作执行器、可编程逻辑控制器(PLC)和网关。

MQTT Sparkplug 3.0 于 2022 年 11 月发布,具有以下关键的新功能和改进:

MQTT Sparkplug 旨在简化不同工业设备间的连接和通信,实现高效的工业数据采集、处理和分析。随着新版本的发布,MQTT Sparkplug 3.0 将会在工业物联网领域得到更广泛的应用。

统一命名空间(Unified Namespace)是一个建立在面向工业物联网和工业 4.0 的MQTT Broker上的解决方案架构。它为 MQTT 主题提供了一个统一的命名空间,并为消息和结构化数据提供了一个集中的存储库。

统一命名空间使用中央 MQTT Broker ,以星形拓扑结构连接工业设备、传感器和应用程序,如 SCADA、MES 和 ERP。统一命名空间以事件驱动的架构极大简化了工业物联网应用的开发。

在传统的工业物联网系统中,OT 和 IT 系统通常是分开的,其数据、协议和工具均独立运行。通过采用统一命名空间,可以让 OT 和 IT 系统更有效地交换数据,最终实现物联网时代 OT 和 IT 的统一。

如今,通过 EMQ 提供的开源 MQTT 消息服务器 EMQX或NanoMQ,结合工业协议网关软件 Neuron,用户将可以构建一个由 IT 界最先进技术支持的统一命名空间架构。

MQTT 跨域集群(MQTT Geo-Distribution)是一个创新架构,允许部署在不同地区或云上的 MQTT Broker 作为一个单集群一起工作。通过跨域集群,MQTT 消息可以在不同地区的 MQTT Broker 之间自动同步和传输。

有两种方法可以实现 MQTT 跨域集群:

我们可以将这两种方法结合,在跨区域部署的 MQTT Broker 之间创建一个可靠的物联网数据基础设施。通过 MQTT 跨域集群,企业可以建立一个跨多云的全球 MQTT 接入网络。不管所处的物理位置在哪里,设备和应用都能从最近的节点接入实现相互通信。

MQTT Streams 是 MQTT 协议备受期待的一项扩展能力,能够在 MQTT Broker 内实时处理海量、高频的数据流。这在发布订阅模式消息传输的基础上进一步增强了传统 MQTT Broker 的能力。通过 MQTT Streams,客户端可以像 Apache Kafka 一样将 MQTT 消息以流的形式进行生产和消费,从而实现历史消息回放。这对事件驱动的处理尤为重要,可以确保最终的数据一致性、可审计和合规性。

流处理对于从物联网设备产生的大量数据中实时挖掘商业价值至关重要。以前,这一过程通过一个过时且复杂的大数据堆栈实现,需要 MQTT Broker 与 Kafka、Hadoop、Flink 或 Spark 进行集成。

而通过内置的流处理,MQTT Streams 简化了物联网数据处理架构,提高了数据处理效率和响应时间,并为物联网提供了一个统一的消息传递和流处理平台。通过消息去重、消息重放和消息过期等功能,MQTT Streams 实现了高吞吐量、低时延和容错,使其成为基于 MQTT 的物联网应用中实时数据流处理的强大工具。

总的来说,MQTT 的这 7 个技术趋势反映了新兴技术的进步以及它们在推动物联网发展进程中的重要作用。

作为一个发展了二十多年的标准消息传输协议,MQTT 的重要性正在持续增长。随着物联网在各行业被越来越广泛地应用,MQTT 协议也在不断发展以应对新的挑战,满足更低延迟的连接、更便捷的 MQTT 服务部署、复杂场景或大规模物联网应用下灵活管理以及工业设备接入的需求。作为庞大物联网的神经系统,在 2023 年及更远的未来,MQTT 必将在工业物联网和车联网等关键领域中发挥重要作用。