MQTT作为物联网IoT协议

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport Protocol）的全称是消息队列遥感传输协议的缩写，是一种基于轻量级代理的发布/订阅模式的消息传输协议，运行在TCP协议栈之上，为其提供有序、可靠、双向连接的网络连接保证。

手机app，路由器，智能开关，智能插座，空气净化器，智能扫地机，智能锁都是mqtt客户端，一方面发布信息，同时订阅信息。

Mqtt协议实施要点：

1、mqtt节点。

服务器建立Mqttd作为消息broker。而每一个手机APP，每一台物联网设备，都是作为mqtt client客户端。

2、消息级别分三类。

发布者通过设置PUBLISH报文中的QoS标志位，对于客户端发布的消息提供三种服务质量等级，如下：

QoS=0，协议对此等级应用信息不要求回应确认，也没有重发机制，这类信息可能会发生消息丢失或重复，取决于TCP/IP提供的尽最大努力交互的数据包服务。

用作数据采集时，请设置QoS=0。

最少一次(At least once delivery)：QoS=1，确保信息到达，但消息重复可能发生，发送者如果在指定时间内没有收到PUBACK控制报文，应用信息会被重新发送。

控制开关指令，QoS=1。设备IO状态变化上报（手工操作导致IO变化），QoS=1。

仅仅一次(Exactlyonce delivery)：QoS=2，最高级别的服务质量，消息丢失和重复都是不可接受的。此消息的效率只有QoS=0的1%。小奇物联暂时不会使用此消息类型。

3、节点状态维护。

MQTT协议利用KeepAlive机制在客户端异常断开时发现问题。当客户端断开时（例如：电量耗尽、系统崩溃或者网络断开），代理服务器会采取相应措施通过相关订阅节点。

客户端设置“临终遗嘱”（LWT）信息后，当代理服务器检测到客户端离线后，就会发送保存在特定主题上的 LWT 信息，让其它订阅该主题的客户端知道该节点已经意外离线。每个设备节点必须发布LWT，APP节点和admin节点都要订阅。

wifi模块的订阅或发布mqtt topic消息，是由MCU通过串口发送AT指令来控制wifi模块完成的。Wifi模块+MCU组成一个mqtt client（节点）。MCU单片机是实际的功能节点，是插座、空气净化器等功能模块的主控CPU。

broker服务器只对设备和APP之间的消息进行中转，不进行识别处理。比如，APP远程开关插座消息，空气净化器采集的环境数据等，只转发不识别或存储。

服务器作为管理节点，需要维护设备的在线/离线状态，同时协助app和device建立通信。

Mqtt的 ClientID，由各client自行生成，比如app，就用user_id作为mqtt clientID。

各设备则用设备的mac地址作为clientID。

发布mqtt消息时，设备publish时，要让retain=1。App进行publish时，则让retain=0。

不管是app还是device，进行mqtt client连接的时候要设置：clean Session=true，这样离线消息就不会缓存，不能缓存离线消息，因为我们是要实时远程控制设备。

Admin实体协助建立device和app通信的过程也称为设备绑定过程，如下：

1. device上电后，主动订阅admin相应的devid管理频道消息。
2. App上电，主动订阅自己的user_id控制频道。app作为owner发起设备绑定请求，发起绑定前，主动订阅此设备的login和logout频道。
3. Admin收到bind消息后，通过devid管理频道，将owner的频道告之device，device往此频道发送data消息。
4. Admin不回复app绑定成功或失败。因为admin也不清楚，app收到device的data消息，就说明绑定成功，可以控制了。设备收到bind消息后，要立刻publish一条data消息，告之app。