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随着 5G 时代的来临 ， 万物互联的伟大构想正在成为现实 。 联网的物联网设备 在 2021 年已经达到了 120 亿 ， 在未来两年 ， 仅智能水电气表就将超过 10 亿 。 在如此大的物联网需求下 ， 海量的设备接入和设备管理对网络带宽、通信协议以及平台服务架构都带来了很大挑战 。 如何做好以 MQTT 为代表的物联网协议性能测试 ， 也就显得尤为重要 。 那么 ， 我们该如何做好 MQTT 的性能测试呢？
什么是 MQTT 协议 MQTT 是基于 TCP/IP 协议栈构建的异步通信消息协议 ， 是一种轻量级的发布、订阅信息传输协议 。 可在不可靠的网络环境中进行扩展 ， 适用于设备硬件存储空间或网络带宽有限的场景 。 使用 MQTT 协议 ， 消息发送者与接收者不受时间和空间的限制 。
对于物联网协议来说 ， 必须针对性地解决物联网设备通信的几个关键问题：其网络环境复杂而不可靠、其内存和闪存容量小、其处理器能力有限 。 MQTT 协议凭借简单易实现、支持 QoS、报文小等特点 ， 占据了物联网协议的半壁江山 。
MQTT 的发布订阅模式 发布订阅模式区别于传统的客户端-服务器模式 ， 它使发送消息的客户端（发布者）与接收消息的客户端（订阅者）分离 ， 发布者与订阅者不需要建立直接联系 。 我们既可以让多个发布者向一个订阅者发布消息 ， 也可以让多个订阅者同时接收一个发布者的消息 ， 它的精髓在于由一个被称为代理的中间角色（或称为 MQTT Broker）负责所有消息路由和分发的工作 。 传统的客户端-服务器模式可以实现类似的效果 ， 但是无法做到像发布订阅模式这样简洁和优雅 。
发布订阅模式的优点在于发布者与订阅者的解耦 ， 这种解耦表现在以下两个方面：
空间解耦：订阅者与发布者不需要建立直接连接 ， 新的订阅者想要加入网络时不需要修改发布者的行为 。时间解耦：订阅者和发布者不需要同时在线 ， 即便不存在订阅者也不影响发布者发布消息 。
为什么要做 MQTT 性能测试 MQTT 性能测试主要帮助我们做到如下内容：
1. 摸清 MQTT 核心指标
不同网络环境下 ， 消息端到端的时延 MQTT Broker 同时保持的最大连接数 MQTT 收发消息的 TPS 2. 辅助 MQTT Broker 选型
物联网行业里可选的 MQTT Broker 不胜枚举 ， 除了经典的 Mosquitto 和 AWS、Azure ， 百度云、阿里云、IBM 等几个提供物联网 MQTT 接入服务的产品外 ， 可用于商业生产的 MQTT Broker 还有多款 。
但是每一款 MQTT Broker 的系统性能与适用场景都不尽相同 。 例如 ， EMQ 单机性能较高 ， 单机支持百万级并发 ， 集群支持千万级并发 ， 优势在于高并发连接与高吞吐消息的服务能力；HiveMQ 单机性能相对较差 ， 有一定高并发连接与高吞吐消息的服务能力 。
通过 MQTT 性能测试 ， 我们可以更加精准的选择合适的 MQTT Broker 。
业界一般如何做 MQTT 性能测试？ MQTT 性能测试的难点在于能够同时发起并保持海量的连接 。
目前最常见的 MQTT 性能测试方式 ， 是基于 JMeter 的 MQTT-Xmeter 插件实现的 。 该插件的底层原理就是每个线程都模拟一个 MQTT Client ， 向 MQTT Broker 发送连接请求 。 然而 JMeter 的线程模型（一个并发就是线程）决定了 ， 想要发起海量的连接请求 ， 施压机就必须创建同等数量的线程 ， 不仅造成资源的严重浪费 ， 还限制了单个施压机能够发起的总连接请求数 。 阿里云的性能测试 PTS 允许单个线程发起并保持最多 100 个 ， 单台施压机最大 5 万个 ， 单次压测最大 1 亿个 MQTT 连接数 。
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