簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)AMQP通信協(xié)議

在工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠和智能設(shè)備構(gòu)建的未來藍(lán)圖中，跨層級(jí)的連接扮演著核心角色。我們正見證著一場(chǎng)變革：傳統(tǒng)的、分層的自動(dòng)化金字塔結(jié)構(gòu)正在被一種更大、更全面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所取代。在這種新結(jié)構(gòu)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅相互連接，還實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，共同編織出智能化的網(wǎng)絡(luò)。

MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等多樣化的通信協(xié)議，正是實(shí)現(xiàn)這一智能通信的關(guān)鍵。本期內(nèi)容，我們將深入探討AMQP通信協(xié)議的特性，并分析應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)勢(shì)。

什么是AMQP?

它如何工作?

高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議(AMQP)以其異步發(fā)布/訂閱通信的特性，最初由摩根大通銀行在2003年開發(fā)，并于2005年由RedHat、Microsoft、Software AG和Cisco等業(yè)界巨頭組成的工作組進(jìn)一步推動(dòng)。經(jīng)歷數(shù)輪試驗(yàn)性發(fā)布后，AMQP在2011年迎來了其正式版，并被確立為OASIS標(biāo)準(zhǔn)。2014年，AMQP獲得了ISO/IEC認(rèn)證(19464：2014)。

AMQP最初服務(wù)于企業(yè)和金融行業(yè)，但其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力同樣不容小覷。人們常將其與MQTT進(jìn)行比較。盡管兩者在高層級(jí)上有著相似之處，AMQP實(shí)際上構(gòu)建了一個(gè)更為完整的生態(tài)系統(tǒng)。

在AMQP的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，客戶端和代理均被稱為容器(如下圖所示)，它們構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以是生產(chǎn)者、消費(fèi)者或隊(duì)列。生產(chǎn)者負(fù)責(zé)生成消息，消費(fèi)者接收消息，而代理則負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)消息。一個(gè)客戶端可以同時(shí)扮演消費(fèi)者和生產(chǎn)者的雙重角色。這些節(jié)點(diǎn)在應(yīng)用中可以是平面的，也可以是分層的，并通過鏈路相互連接。鏈路是節(jié)點(diǎn)間的單向路徑，它們?cè)跁?huì)話的更高層級(jí)上形成，并擁有唯一的標(biāo)識(shí)符。即使容器間的連接中斷，鏈路也能在恢復(fù)后重新建立。

典型的AMQP應(yīng)用

AMQP不僅支持代理，路由器還可以集成到網(wǎng)絡(luò)，路由器只實(shí)施AMQP傳輸層，執(zhí)行傳輸任務(wù)，無需對(duì)消息進(jìn)行列隊(duì)。路由器在生產(chǎn)者和消費(fèi)者間建立同步連接，適合跨地域通信。AMQP網(wǎng)絡(luò)中，代理和路由器可并行工作。在消息傳輸方面，AMQP有兩種傳輸機(jī)制：“已解決”(最多一次)和“未解決”(至少一次)。整個(gè)(帶注釋的)消息的傳輸格式是 XML，但消息主體可以使用各種編碼格式，如二進(jìn)制、JSON、Avro 或 XML。

AMQP VS MQTT 對(duì)比

01互操作性: AMQP VS MQTT

AMQP以其緊湊的特性，專注于定義數(shù)據(jù)類型這一核心的互操作性功能。使用鏈接可以確保特定生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)的可用性，使AMQP更適用于計(jì)算機(jī)與機(jī)器間的交互。

盡管如此，在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)備間的通信可能并非完全開放，可能需要通過一定的推斷來理解如何與其他設(shè)備進(jìn)行有效溝通。在這方面，AMQP與MQTT有著相似之處，尤其是在人機(jī)交互的體驗(yàn)上。用戶可以輕松地在手冊(cè)中查找可用的生產(chǎn)者數(shù)據(jù)。

02實(shí)時(shí)性: AMQP VS MQTT

AMQP作為一種發(fā)布/訂閱通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳遞。雖然由于其較大的有效載荷，AMQP可能無法與MQTT在速度上相媲美，但它仍然能夠提供接近實(shí)時(shí)的通信性能。

03安全性: AMQP VS MQTT

AMQP本身不內(nèi)置安全性，但它的安全性可以通過多種措施來加強(qiáng)。例如，可以通過TLS(傳輸層安全協(xié)議)對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。此外，還可以利用SASL(簡(jiǎn)單認(rèn)證和安全層)對(duì)訂閱者進(jìn)行身份驗(yàn)證。

04實(shí)現(xiàn)度: AMQP VS MQTT

AMQP與MQTT類似，都采用了發(fā)布/訂閱模式，但AMQP在消息傳輸方面提供了更豐富的選項(xiàng)。這種靈活性意味著AMQP對(duì)應(yīng)用資源的需求更高，且其實(shí)現(xiàn)過程也相對(duì)更為復(fù)雜。對(duì)于需要利用AMQP擴(kuò)展功能的場(chǎng)景，推薦使用庫來簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)過程。通過這種方式，AMQP傳輸協(xié)議能夠更高效地被集成和運(yùn)用。

AMQP 適用于哪些應(yīng)用場(chǎng)景?

AMQP主要用于商業(yè)和企業(yè)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域，但其輕量級(jí)的應(yīng)用中也具備優(yōu)勢(shì)。在這些輕量級(jí)場(chǎng)景中，AMQP能夠獨(dú)立于HTTPS或WebSockets等外部應(yīng)用層協(xié)議，提供完整的解決方案。與MQTT相比，AMQP具有更廣泛的適用性，適用于多種功能實(shí)現(xiàn)：

監(jiān)控和實(shí)時(shí)發(fā)布更新

向暫時(shí)離線的客戶端延遲傳輸數(shù)據(jù)

監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)或控制內(nèi)部操作

內(nèi)部事件的分發(fā)

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