浅谈MQTT
什么是MQTT
MQTT协议简介：
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport),是一个物联网传输协议,它被设计用于轻量级的发布/订阅式消息传输,旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。是专门针对物联网开发的轻量级传输协议。MQTT协议针对低带宽网络,低计算能力的设备,做了特殊的优化,使得其能适应各种物联网应用场景。
为什么选择MQTT来做物联网协议
低协议开销
MQTT 的独特之处在于，它的每消息标题可以短至 2 个字节。对于 HTTP，为每个新请求消息重新建立 HTTP 连接会导致重大的开销。MQTT 所使用的永久连接显著减少了这一开销。
对不稳定网络的容忍
MQTT 和 MQ 能够从断开等故障中恢复，而且没有进一步的代码需求。但是，HTTP 无法原生地实现此目的，需要客户端重试编码，这可能增加幂等性问题。
低功耗
MQTT 是专门针对低功耗目标而设计的。HTTP 的设计没有考虑此因素，因此增加了功耗。
数百万个连接的客户端
在 HTTP 堆栈上，维护数百万个并发连接，需要做许多的工作来提供支持。尽管可以实现此支持，但大多数商业产品都为处理这一数量级的永久连接而进行了优化。IBM 提供了 IBM MessageSight，这是一个单机架装载服务器，经过测试能处理多达 100 万个通过 MQTT 并发连接的设备。相反，MQ 不是为大量并发客户端而设计的。
推送通知
您需要能够及时地将通知传递给客户。为此，必须采用某种定期轮询或推送方法；从电池、系统负载和带宽角度讲，推送是最佳解决方案。MQ 和 MQTT 都支持推送，这是它们的一个基本特性。
客户端平台差异
HTTP 和 MQTT 客户端都已在大量平台上实现。MQTT 的简单性有助于以极少的精力在额外的客户端上实现 MQTT。
防火墙容错
一些企业防火墙将出站连接限制到一些已定义的端口。这些端口通常被限制为 HTTP（80 端口）、HTTPS（443 端口）等。HTTP 显然可以在这些情况下运行。MQTT 可封装在一个 WebSockets 连接中，显示为一个 HTTP 升级请求，从而允许在这些情况下运行。
MQTT 通讯运作方式
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;
1.在MQTT通讯过程中，有三种身份，分别是发布者（publisher）、代理（broker）、和订阅者（subscriber）。
2.MQTT传输的消息分为：主题（topic）和负载（payload）两部分：
客户端向代理发布topic的消息到代理（MQTT服务程序），代理将该消息推送到所有订阅该topic的客户端。
所以实际开发过程中更多的我们backend 充当一个代理 联网终端作为订阅者。
MQTT 协议帧格式
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。
协议帧 = 固定头部+可变头部+消息体
Message type（报文类型）有如下种类：
CONNECT//请求连接
CONNACK//请求应答
PUBLISH//发布消息
PUBACK//发布应答
PUBREC//发布已接收，保证传递1
PUBREL//发布释放，保证传递2
PUBCOMP//发布完成，保证传递3
SUBSCRIBE//订阅请求
SUBACK//订阅应答
UNSUBSCRIBE//取消订阅
UNSUBACK//取消订阅应答
PINGREQ//ping请求
PINGRESP//ping响应
DISCONNECT//断开连接
可变头部
固定头和可变头一般调用接口函数自动完成拼装,并不需要我们手动写，只做了解。
可变头的内容因数据包类型而不同，较常的应用是作为包的标识,很多类型数据包中都包括一个2字节的数据包标识字段。
消息体
包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息。
MQTT协议规定的方法
（重要，无论在那个框架里这是通用的）
（1）Connect 与服务器建立连接。
（2）Disconnect 与服务器断开TCP/IP会话。
（3）Subscribe 订阅。
（4）UnSubscribe 取消订阅。
（5）Publish 发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。
MQTT支持三种消息发布服务质量(QoS)
对消息中间件，估计大家不得不关心的就是消息的可靠性，也就是消息的发布服务质量，可喜的是，MQTT支持三种消息发布服务质量(QoS)：
“至多一次”(QoS==0)，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”(QoS==1)，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
“只有一次”(QoS==2)，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。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。