MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,该协议构建于TCP/IP协议上,由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于,可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT协议工作在低带宽、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、主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的,但是同样有基于UDP的版本,叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式,优缺点自然也就各有不同了。
5、使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制
6、有三种消息发布服务质量:
(1)“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。这一种方式主要普通APP的推送,倘若你的智能设备在消息推送时未联网,推送过去没收到,再次联网也就收不到了。
(2)“至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
(3)“只有一次”,确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别。在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送,确保用户收到且只会收到一次。
7、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。
这就是为什么在介绍里说它非常适合“在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集”,要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱,使用这种协议来传递消息再适合不过了。
1、MQTT协议实现方式
实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成,在通讯过程中,MQTT协议中有三种身份:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。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,消息发布者可以同时是订阅者。
MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分:
(1)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);
(2)payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容。
2、 网络传输与应用消息
MQTT会构建底层网络传输:它将建立客户端到服务器的连接,提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。
当应用数据通过MQTT网络发送时,MQTT会把与之相关的服务质量(QoS)和主题名(Topic)相关连。
3、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:
(1)发布其他客户端可能会订阅的信息;
(2)订阅其它客户端发布的消息;
(3)退订或删除应用程序的消息;
(4)断开与服务器连接;
4、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:
(1)接受来自客户的网络连接;
(2)接受客户发布的应用信息;
(3)处理来自客户端的订阅和退订请求;
(4)向订阅的客户转发应用程序消息;
三、搭建本地MQTT服务器
这里使用的是EMQ X 仓库地址 (还有一些在线服务器供大家选择)
下载地址:
https://www.emqx.io/cn/downloads#broker
下载完成后,解压,在bin目录下,通过cmd运行emqx start
即可启动服务器。注意,这里我是用的是4.2.1版本,不同版本启动指令略有差别,自己尝试,一般就是 下载完安装包解压后的文件名+start
,还要注意解压完的文件不要放在含有中文的路径下,否则有可能出现启动失败的情况。
浏览器打开下面这个地址
http://127.0.0.1:18083/#/
就可以进入dashboard界面,默认登录账号密码是admin和public,这个账号密码是在安装目录\etc\plugins的emq_dashboard.conf中配置的:
登录成功后的界面是这样的
在进行编码前,为了确保万无一失,可以测试一下,服务器有没有搭建成功,下载mqtt.fx,下载地址
http://www.jensd.de/apps/mqttfx/
如上图,任选其一,我下载的1.7.1,点击后
好像上面两个都能下载,下载完安装打开软件
默认的ip和端口号,点击连接,连接成功后,后面的小灯泡会变成绿的,如下图
到此为止我们就成功搭建完了本地MQTT服务器,下一步我们开始开发Android 客户端。
MQTT Android 开发(二)编写Android客户端