MQTT协议从服务端到客户端详解

一:前言

       最近在了解MQTT协议相关的内容,内容有点多,特此把MQTT协议,以及其从服务端到客户端的流程整理出来,记录如下。

二:MQTT协议介绍

        MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议,它是一种轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议。其具有协议简洁小巧可扩展性强省流量省电等优点,而且已经有PHP,JAVA,Python,C,C#,Go等多个语言版本,基本可以使用在任何平台上,几乎可以把所有联网物品和外部连接起来,所以特别适合用来当做物联网的通信协议,实用的场景有遥感数据、汽车、智能家居、智慧城市、医疗医护等等。

MQTT特点

        MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:

1、使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合;

2、对负载内容屏蔽的消息传输;

3、使用 TCP/IP 提供网络连接;

4、有三种消息发布服务质量:

        “至多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。

        “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。

        “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。

5、小型传输,开销很小(固定长度的头部是 2 字节),协议交换最小化,以降低网络流量;

6、使用 Last Will (遗嘱)和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制;

MQTT协议内容

1 :消息模型

        MQTT是一种基于代理的发布/订阅的消息协议。与请求/回答这种同步模式不同,发布/订阅模式解耦了发布消息的客户(发布者)与订阅消息的客户(订阅者)之间的关系,这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。一个发布者可以对应多个订阅者,当发布者发生变化的时候,他可以将消息一一通知给所有的订阅者。这种模式提供了更大的网络扩展性和更动态的网络拓扑

MQTT协议从服务端到客户端详解_第1张图片

       此外运用MQTT协议,设备可以很方便地连接到物联网云服务,管理设备并处理数据,最后应用到各种业务场景,如下图所示

MQTT协议从服务端到客户端详解_第2张图片

2 服务质量

        MQTT提供三种质量的服务:

         至多一次(qos = 0),可能会出现丢包的现象。使用在对实时性要求不高的情况。这一级别可应用于如下情景,如环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为很快下一次读记录就会产生。

        至少一次(qos = 1),保证包会到达目的地,但是可能出现重包。

        正好一次(qos = 2),保证包会到达目的地,且不会出现重包的现象。这一级别可用于如计费系统等场景,在计费系统中,消息丢失或重复可能会导致生成错误的费用。

MQTT协议从服务端到客户端详解_第3张图片

服务质量

3 主题与通配符

        主题名称(Topic name)用来标识已发布消息的信息的渠道。订阅者用它来确定接收到所关心的信息。它是一个分层的结构,用斜线“/”作为分隔符(这个有点类似于restful风格)。主题还可以通过通配符进行过滤。其中,+可以过滤一个层级,而#只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。值得注意的是MQTT允许使用通配符订阅主题,但是并不允许使用通配符广播

举个例子:

building-b/floor-5:代表B楼5层的设备。

+/floor-5:代表任何一个楼的5层的设备。

building-b/#:代表B楼所有的设备。

4 遗嘱

        当一个客户端断开连接的时候,它希望客户端可以发送它指定的消息。该消息和普通消息的结构相同。通过设置该位并填入和信息相关的内容即可(后面会有介绍)。



作者:子夏的不语
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