mqtt协议

一　　简述

MQTT(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。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，低宽带占用的即时通讯协议，使其在物联网，小型设备，移动应用等方面有效广泛的应用

MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量，简单，开放和易于实现的。如：机器与机器（M2M）通信和物联网（loT）。

二　　设计规范

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

1）精简，不添加可有可无的功能

2）发布/订阅（Pub/Sub)模式，方便消息在传感器之间传递

3）允许用户动态创建主题，零运维成本

4）把传输量降到最低以提高传输效率

5）把低带宽，高延迟，不稳定的网络等因素考虑在内

6）支持连续的会话控制

7）理解客户端计算能力可能很低

8）提供服务质量管理

9）假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保存灵活性

三　　MQTT协议原理

3.1 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）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，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，可以理解为消息类型，订阅者订阅（Subscribe)后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

　　2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容

3.2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

3.3 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

　　2）订阅其他客户端发布的消息

　　3）退订或删除应用程序的消息

　　4）断开与服务器连接

3.4 MQTT服务器

MQTT服务器以称为“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；

　　2）接受客户发布的应用消息；

　　3）处理来自客户端的订阅和退订请求

　　4）向订阅的客户转发应用程序消息

3.5 MQTT协议中的订阅，主题，会话

（1）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

（2）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。会话存在一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连接的网络连接

（3）主题（Topic Name)

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端

（4）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

（5）负载（Payload)

消息订阅者所具体接收的内容

3.6 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

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