一文读懂MQTT各参数定义

前言

什么是MQTT，什么情况下使用MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息传递协议，设计用于在各种设备之间进行可靠的、实时的、双向的通信。
MQTT 是一种灵活、轻量级、可靠的通信协议，适用于各种需要可靠消息传递的物联网和传感器网络应用。它在节约网络带宽、降低能耗、实现快速响应等方面具有重要作用。

物联网终端相较于手机和电脑拥有不需要大数据交互，需要与服务器长时间连接并时刻待机的特点。因此，通信协议需要具有在连接时最大程度地减少数据收发，以保持在线的能力。MQTT协议正是为这种特殊环境而设计的。

主流使用MQTT协议的云平台

目前哪些平台使用MQTT

目前市场上主流的服务器，95%以上的都是基于MQTT协议开发的。其中包括阿里云物联网平台、腾讯云物联网、亚马逊物联网，中移物联的ONENET。其中在上面衍生出来的产品，如阿里去的飞雁平台，腾讯连连等产品，本质就是在MQTT的方式上增加了配网交互以及对应APP与设备的绑定关系，或者是数据库存分析等功能，万变不离其中。

连接参数

MQTT连接主要参数

• 服务器地址（Server Address）
• 端口（Port）
• 客户端标识符（Client Identifier）
• 用户名和密码（Username and Password）
• 清理会话标志（Clean Session Flag）
• 遗嘱消息（Will Message）
• 保持活动（Keep Alive）

连接参数详解

各个参数的详细解读

1.服务器地址（Server Address）

指定要连接的 MQTT 服务器的主机名或 IP 地址。各平台对应的服务器主机名一般是以域名方式出现，并通过二级三级四级域名的衍生来指向你最近的服务器IP地址。
如阿里云物联网平台，你对应创建的ProductKey为a1gQZGKSSHz，则域名为：

a1gQZGKSSHz.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com

主域名：aliyuncs.com
二级域名：cn-shanghai，表示华东2上海的服务器
三级域名：iot-as-mqtt，表示物联网平台
四级域名：a1gQZGKSSHz，指向物联网平台创建的产品类别

单一应用中设备的服务器地址一定是唯一的。

2.端口（Port）

指定 MQTT 服务器监听的端口号。由于MQTT服务器是基于TCP协议上开发的，所以默认情况下，MQTT 使用的是 TCP 端口1883。而 MQTT通过TLS加密传输时使用的是 TCP 端口8883。

使用SSL连接方式，可以使MQTT的数据传输更加的安全，但同时也增加了设备内存和存储的消耗。

3.客户端标识符（Client Identifier）

客户端标识符（Client Identifier）：用于识别连接到 MQTT 服务器的客户端。每个客户端在连接一个目标服务器里都必须具有唯一的标识符，以便服务器可以区分它们。

客户端标识符在同一个服务器中，如同公民的身份证一样，必须是唯一的。如果两台设备都使用相同的客户端标识符，则会造成之后上线的设备连接服务器后，服务器将主动断开前一台设备的连接。

4.用户名和密码（Username and Password）

某些 MQTT 服务器可能需要验证用户身份。如果需要身份验证，则需要提供有效的用户名和密码。如阿里云物联网平台，则是通过三元素的加密计算得出的用户名和密码。

用户名和密码对于设备来说一定是唯一的，如果一台设备带着用户名和密码连接一个没有加密的MQTT服务器，通常情况下是可以连接成功的。

5.清理会话标志（Clean Session Flag）

清理会话标志（Clean Session Flag）：当建立 MQTT 连接时，可以设置该标志来指示服务器如何处理之前的会话状态。如果设置了“清理会话”标志，服务器将删除之前保存的该客户端的订阅、QoS 消息等信息。

当未设置清除会话标志，设备连接上MQTT服务器时，服务器将会把之前订阅号上未发送成功的数据发送给设备，这也是可以实现用户离线接收到发送数据的方式。

6.遗嘱消息（Will Message）

遗嘱消息（Will Message）：可以设置一个遗嘱消息，以便在客户端异常断开连接后，自动向服务器发送一条消息。遗嘱消息可以包含任何有效的 MQTT 消息，可以用于通知其他客户端或进行清理操作。

遗嘱消息由遗嘱主题和遗嘱消息内容两部分组成。如果其它的设备端定于此设备的遗嘱主题时，该设备掉线后，则MQTT服务器将会向其它订阅遗嘱主题的设备发送遗嘱消息内容。但是很可惜，目前很多物联网平台是不支持遗嘱消息功能的，如阿里云物联网平台，腾讯云物联网等。

7.保持活动（Keep Alive）

指定客户端与服务器之间的心跳间隔时间（以秒为单位）。客户端会定期向服务器发送心跳包以保持连接的活跃状态。这里需要注意的是，则Keep Alive设置成0时，服务器将不再判断设备的心跳包。

Keep Alive的时间一般为30秒至7200秒之间，由设备端在连接服务器时将Keep Alive参数通知服务器。而设备应该在每次Keep Alive时间到来前，发送一个心跳包至服务器，以通知服务器设备连接的正常。当服务器在Keep Alive时间的1.5倍以上时间未收到设备心跳包时，则认为设备已经掉线了。此时服务器将会向设备设置的遗嘱消息主题发送遗嘱消息内容。

例如：
设备通知MQTT服务器KeepAlive的时间值为60秒，则设备必须在90秒内向服务器发送心跳包或者进行一次数据通信，否则服务器认为设备掉线。并关闭对应的MQTT TCP连接信息。

小结

通过以上7个参数的正确设置，就可以将设备连接到MQTT的服务器。

设备数据传输

MQTT服务器中设备间通信方式

在 MQTT 中，发布者（Publisher）和订阅者（Subscriber）通过使用主题（Topic）来进行消息的发布和订阅。

1.发布者（Publisher）

发布者是产生消息并将其发送到 MQTT 服务器的应用程序或设备。发布者将消息发布到一个或多个主题上。主题是消息的命名空间，用于标识消息的不同类型或分类。发布者可以选择性地选择一个或多个主题来发布消息。

2.订阅者（Subscriber）

订阅者是通过 MQTT 客户端订阅一个或多个主题的应用程序或设备。订阅者接收并处理订阅的主题上发布的消息。订阅者可以选择性地订阅一个或多个感兴趣的主题。

3.主题（Topic）

主题是 MQTT 中用于消息过滤和路由的重要概念。发布者在发布消息时将其关联到一个或多个主题上，订阅者可以通过订阅相应的主题来接收与之关联的消息。主题是通过由层级结构的多个标识符组成的字符串来表示，通常使用斜杠（/）进行分隔。例如，“home/living-room/temperature” 是一个示例主题。

我们以博客这种通俗易懂的方式来解读，则发送者就是博客编写内容的人，而订阅者就是阅读博客内容的人。当撰写者在csdn的物联网专栏下写了一条文件名为《一文读懂MQTT各参数定义》时，则发布者的发布主题就是：/www.csdn.net/物联网专栏/《一文读懂MQTT各参数定义》，消息内容则为文章内容。而订阅者只要订阅了主题：/www.csdn.net/物联网专栏/《一文读懂MQTT各参数定义》就能看到文章的内容。当然，订阅者也可以在www.csdn.net或者在物联网专栏中都可以找到文章，这就是主题中组的概念。

4.订阅发布时的其它参数

服务质量等级（QoS）

MQTT定义了三个服务质量等级，分别是0、1和2，其具体含义为：

• QoS0：最多发一次，不保证可靠性；
• QoS1：至少发一次，确保消息至少被接收一次，但可能会重复接收；
• QoS2：只发一次，确保消息被接收且仅被接收一次。

保留标志（Retained Flag）

当发布一个新的主题时，可以设置该主题的保留标志为true或false来指示是否需要将该主题保留。如果保留标志为true，则该主题的最新消息将会一直被保留下来，直到新的消息发布到该主题上。

总结

通过指定这些参数，MQTT消息发送者可以控制消息发布的范围和可靠性，并确保消息的正确传递和可订阅性。