【MQTT学习 一】基本概念
文章目录
- 通信基本原理
-
- MQTT
- MQTT发布/订阅特性
- 连接MQTT服务端
- MQTT报文组成
- CONNECT 报文
- CONNACK报文
- 断开连接
- 发布消息
- 订阅主题
- 取消订阅
通信基本原理
MQTT
MQTT是一种基于客户端和服务端架构的消息传输协议
1.1 服务端
MQTT的服务端通常是一台服务器（broker），它是MQTT信息传输的枢纽，负责将客户端的信息发送给客户端；还负责管理MQTT客户端，以确保客户端之间的通信顺畅，保证MQTT信息得以正确的接收和准确的投递。
1.2 客户端
MQTT客户端可以向服务端发布消息，也可以从服务端收取信息（前提是客户端向服务器订阅了该信息）；
发布信息：客户端向服务器发送信息
1.3 主题（topic）
主题是一个非常重要的概念，客户端发布信息以及订阅信息都是围绕“主题”进行的。并且MQTT服务端在管理MQTT信息时，也是使用“主题”来控制的。
MQTT发布/订阅特性
- 客户端相互独立：每个客户端之间互不干扰，无需了解彼此的存在。
- 空间可分离：客户端和服务端只要处于同一个网络即可，不需要在同一物理范围。
- 时间上可异步：接收消息不需要实时在线。
连接MQTT服务端
客户端之间想实现通信，必须通过MQTT服务端。
MQTT客户端连接服务器
①、客户端向服务器发送CONNECT报文，CONNECT报文的格式或内容不符合MQTTQ规范，服务器会拒绝客户端的连接请求。
②、服务端向客户端发送CONNACK报文
MQTT报文组成
- 固定头(Fixed header)：存在于所有报文，含有报文类型标识。
- 可变头(Variable header)：存在于部分报文中，报文的类型决定可变头是否存在。
- 有效载荷(Payload，消息体)：存在于部分报文中，消息实体内容。
CONNECT 报文
上图中左边是名称（变量名），右边是值（变量的具体内容）。图中的“可选”字样代表CONNECT报文既可以包含他们也可以没有，试具体情况而定。
clientId–客户端ID
clientId是MQTT客户端的名字，MQTT的服务端通过clientId来区分不同的客户端。clientId必须是独立的，如果两个客户端使用了相同clientId，服务端会把他们当做同一个客户端处理。
keepAlive–心跳时间间隔
对于不经常向服务端发送信息的客户端，服务端是通过类似心跳检测的方式来判断客户端是否在线。客户端可定时向服务端发送一个心跳包用于告知服务端，当前客户端依然在线，服务端在收到客户端的心跳请求后，会回复一条消息，这条消息被称作心跳相应。
cleanSession–清除会话
布尔值，用于控制客户端与服务端连接和断开连接时的行为。
cleanSession = 0（永久会话）
1、客户端由离线在上线时，离线期间发送给客户端的所有Qos>0的消息仍然可以接收到
2、服务端会在客户端断开连接之后“记住”MQTT 客户端在线期间所订阅的所有“主题”
cleanSession = 1（临时会话）
1、客户端由离线在上线时，离线期间发送给客户端的所有消息全部接收不到
2、每次连接都是新会话
CONNACK报文
returnCode–连接返回码
说明连接情况，
0：连接成功
1：连接被服务端拒绝，原因是不支持客户端的 MQTT 协议版本
2：连接被服务端拒绝，原因是不支持客户端标识符的编码。可能造成此原因的是客户端标识符编码是 UTF-8，但是服务端不允许使用此编码。
3：连接被服务端拒绝，原因是服务端不可用。即，网络连接已经建立，但 MQTT服务不可用
4：连接被服务端拒绝，原因是用户名或密码无效。
5：连接被服务端拒绝，原因是客户端未被授权连接到此服务端。
6~255：保留备用
sessionPresent
布尔值，与 CONNECT 报文中的 cleanSession 有关系
sessionPresent=1：服务端保存了与客户端上一次连接时的会话状态（保存了客户端订阅的主题）
sessionPresent=0：没有保存会话状态
断开连接
客户端想要断开与服务端的连接时，可以发送DISCONNECT报文。
发布消息
发布消息使用PUBLISH报文。
packetId–报文标识符
用于对MQTT报文进行标识，不同MQTTQ报文拥有的表示符不同，MQTT 设备可以通过该标识符对 MQTT 报文进行甄别和管理。
报文标识符的内容与 QoS 级别有密不可分的关系。只有 QoS 级别大于 0 时，报文标识符才是非零数值
topicName–主题名字
发布消息时对应的主题的名字
payload–有效载荷
MQTT 所发送的实际内容，可以是字符串文本，图像等格式的内容。
qos–服务质量等级
MQTT 消息的服务质量等级。QoS 有三个级别：0、1 和 2，QoS 决定MQTT 通信有什么样的服务保证。
retain–保留标志
客户端在订阅消息后会马上收到该主题的消息，这种现象会用到保留标志这一信息。
有保留标志的主题，服务器会保留消息，当有客户端订阅该主题后，服务端会立即想客户端发送改主题信息。
dup–重发标志
指示此消息是否重复。
当 MQTT 报文的接收方没有及时向报文发送发回复确认收到报文时，发送方会以为对方没有收到信息，会再次重复发送 MQTT 报文。在重复发送 MQTT 报文时，发送方会将此“dup–重发标
志”设置为 true。请注意，重发标志只在 QoS 级别大于 0 时使用。
订阅主题
订阅主题发送订阅报文->SUBSCRIBE
报文传输方式
客户端向服务端发送SUBSCRIBE报文，服务端回复SUBACK，
SUBSCRIBE报文
- 一个订阅报文可以包含一个或多个订阅主题名，
- 同时还要明确Qos，服务端会根据提供的Qos提供相应的服务保证。
- 报文标识符，用于对MQTT报文标识。
SUBACK报文
-
订阅返回码
服务端会根据客户端订阅的所有主题逐一的回复给客户端返回码0x00：订阅成功--Qos0 0x01：订阅成功--Qos1 0x02：订阅成功--Qos2 0x80：订阅失败 -
报文标识符
取消订阅
客户端订阅了某一主题之后，也可以取消订阅，使用UNSUBSCRIBE报文取消订阅，服务端恢复UNSUBACK报文确认取消。
报文传输方式
