MQTT基本了解

一、简述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

二、详细介绍 MQTT相关内容

1.MQTT协议实现方式：

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。

服务器端：消息代理

客 户  端：主要消息的发布者和订阅者，消息发布者可以同时是订阅者

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

（1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到发布者发布到该主题的消息内容（payload）；

（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者要具体使用的内容（数据）。

2. 网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

3. MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

（1）发布其他客户端可能会订阅的信息； 　//发布消息

（2）订阅其它客户端发布的消息；         　  //订阅消息

（3）退订或删除应用程序的消息；　　　　//退订消息

（4）断开与服务器连接。　　　　　　　　//断开，连接服务器

4 .MQTT服务器

MQTT服务器可以称为“消息代理”（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

（1）接受来自客户的网络连接； 　　　　　　　　//接受客户端连接

（2）接受客户发布的应用信息；　　　　　　　　//接收客户端发布的消息

（3）处理来自客户端的订阅和退订请求；　　　　//处理消息的订阅及退订

（4）向订阅的客户转发应用程序消息。　　　　　//推送消息

5 .MQTT协议中的订阅、会话、主题

一、订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

二、会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

三、主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

6.MQTT协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

（1）Connect。等待与服务器建立连接。

（2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。

（3）Subscribe。等待完成订阅。

（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。

（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

7.MQTT协议数据包的结构

在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成。

（1）固定头（Fixed header）。存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识。

（2）可变头（Variable header）。存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。

（3）消息体（Payload）。存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容。

8. 服务质量（Quality of Service，QoS）

MQTT 定义了三种客户端与代理服务器之间消息到达的难度

0：broker/client 之间消息至多传一次，并不确认传到没有，消息可能丢失
1：broker/client 之间消息至少一次，带确认消息的传输，可能重复收到
2：broker/client 之间消息仅有一次，利用四次握手进行确认，网络延迟可能会增加

当客户端订阅的消息质量与代理服务器发布主题的质量不同时，客户端会选择难度最小的 QoS 接收消息
发布等级为 2 ，客户端订阅等级为 0， 那么客户端接收到的 QoS = 0
发布等级为 0 ，订阅等级为 2，那么客户端接收到的 QoS = 0