MQTT 简单介绍与实现

1. MQTT 介绍

• 它是一种 机器之间通讯 machine-to-machine (M2M)、物联网 Internet of Things （IoT）常用的一种轻量级消息传输协议
• 适用于网络带宽较低的场合
• 包含发布、订阅模式，通过一个代理服务器（broker），任何一个客户端（client）都可以订阅或者发布某个主题的消息，然后订阅了该主题的客户端则会收到该消息

1.1 消息主题

• 发布消息或者订阅消息都要选定一个消息主题，消息主题可以任意定制，类似文件系统，用 “/” 进行分隔，例如主题为 /a/b/c/d 的消息
• 客户端可以使用完全字符匹配消息，也可以使用通配符进行消息匹配
  
  • 通配符 + ：替换任意单个层级。比如订阅 /a/b/c/d、/a/+/c/d 、+/+/+/+ 主题的消息即可收到主题为 /a/b/c/d 的消息，而 b/+/c/d 、 +/+/+ 不会匹配
  • 通配符 # ：匹配任意层级，只能用于末尾， #、a/# 可以匹配上面的主题消息
• 长度为 0 的主题层级也是允许的。比如发布主题为 a//topic 的消息，客户端可以用 a/+/topic 进行匹配。/a/topic 的主题用 +/a/topic、#、/# 可以匹配。

1.2 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

1.3 消息保留

• 即当 broker 正在发送消息给 client 时，消息会保存，如果此时有新的 client 订阅了该主题的消息，那么它也会收到消息。这种做法的好处就是当消息主题经常变换的时候，如果有新的 client 订阅该消息，那么它不用等待太长的时间就可以收到消息

1.4 会话清除

• client 可以设置 clean session 标志位，当 clean session = false 时，client 失去连接时， broker 会一直保留消息直到 client 重新连接。而 clean session = true 时，broker 会清除所有的消息当这个 client 失去连接。

1.5 消息意愿

• 当 client 连接上 broker 时，client 会提示 broker 它有一个意愿消息，这个意愿消息将会在 client 失去连接时，broker 发送出去。消息意愿和普通消息一样都包含主题和内容。

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2. 实例

用实例验证上面的概念

2.1 代理服务器

实现了 MQTT 的代理服务器有很多种，我们使用 mosquitto

2.2 mosquitto 实现过程

• 下载安装 mosquitto，进入 mosquitto 安装目录，新开当前目录的命令行 A，执行命令 mosquitto -c mosquitto.conf，表示通过执行这个配置文件实现代理服务，如果命令窗口没有任何输出表示启动成功，配置文件内容介绍可以自己网上了解
• 然后在当前目录下，新开命令行 B，执行 mosquitto_sub -t name，表示订阅主题为 name 的消息
• 同样在当前目录，新开命令行 C，执行 mosquitto_pub -t name -m 123，表示发布主题为 name ，内容为 123 的消息
• 命令行 B 收到 123 消息表示整个过程实现 OK

2.3 一个 Chorme 应用

这里介绍一个能够监听本地 MQTT 消息的应用 MQTTLens，去 Chorme 网上应用店下载
- 安装好后新建连接，配置如下

• 圆角图标是绿色表示连接成功
• 接下来你就可以在软件里面，订阅、发布任意 MQTT 消息了，非常方便！

博文参考

MQTT再学习 – 搭建MQTT服务器及测试