MQTT

MQTT 是基于物联网场景设计的基于 TCP 的 Pub/Sub 协议，有许多针对物联网场景优化的特性，比如适应不同网络的Qos、层级主题、遗言等。

MQTT 协议原理

实现MQTT协议需要客户端和服务端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议有三种身份：发布者

、代理、订阅者。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，消息发布者同时可以是订阅者。

mqtt_publish_subscribe

  • MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

    • Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；
    • payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

  • 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：

    • 发布其他客户端可能会订阅的信息；
    • 订阅其它客户端发布的消息；
    • 退订或删除应用程序的消息；
    • 断开与服务器连接。

  • 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：

    • 接受来自客户端的网络连接；
    • 接受客户发布的应用信息；
    • 处理来自客户端的订阅和退订请求；
    • 向订阅的客户转发应用程序消息。

  • MQTT协议中的订阅、主题、会话

    • 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。

    • 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。

    • 主题名 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相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

    • 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。

    • 负载 Payload

      消息订阅者所具体接收的内容。

  • MQTT 协议中的一些方法

    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：

    • Connect 等待与服务器建立连接。
    • 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。
    • Subscribe 等待完成订阅。
    • UnSubscribe 等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
    • Publish MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

  • MQTT 协议数据包结构

    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。MQTT数据包结构如下：

    • 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。
    • 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。
    • 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。