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