一文讀懂MQTT協(xié)議

一文讀懂1概述協(xié)議（s消息隊列遙測傳輸協(xié)議），是一種基于發(fā)布訂閱（）模式的r輕量級”通訊協(xié)議，該協(xié)議構建于協(xié)議上，由在年發(fā)布。最大優(yōu)點在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。是一個基于客戶端服務器的消息發(fā)布訂閱傳輸協(xié)議。協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機器與機器（）通信和物聯(lián)網(wǎng)（）。其在，通過衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫(yī)療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛使用。年發(fā)布的是當前協(xié)議的最新版本。除標準版外，還有一個簡化版t該協(xié)議主要針對嵌入式設備，這些設備一般工作于網(wǎng)絡，如：B2設計原則由于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境是非常特別的，所以遵循以下設計原則:（1）精簡，不添加可有可無的功能；（）發(fā)布訂閱（）模式，方便消息在傳感器之間傳遞;（3）允許用戶動態(tài)創(chuàng)建主題，零運維成本；（4）把傳輸量降到最低以提高傳輸效率；（5）把低帶寬、高延遲、不穩(wěn)定的網(wǎng)絡等因素考慮在內；（6）支持連續(xù)的會話控制；（7）理解客戶端計算能力可能很低；（8）提供服務質量管理；（9）假設數(shù)據(jù)不可知，不強求傳輸數(shù)據(jù)的類型與格式，保持靈活性。特性協(xié)議工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡的遠程傳感器和控制設備通訊而設計的協(xié)議，它具有以下主要的幾項特性：（1）使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，解除應用程序耦合。這一點很類似于，但是的信息冗余遠小于。因為使用格式文本來傳遞數(shù)據(jù)。（2）對負載內容屏蔽的消息傳輸。（）使用提供網(wǎng)絡連接。主流的是基于連接進行數(shù)據(jù)推送的，但是同樣有基于的版本，叫做。這兩種版本由于基于不同的連接方式，優(yōu)缺點自然也就各有不同了。（4）有三種消息發(fā)布服務質量：“至多一次”，消息發(fā)布完全依賴底層網(wǎng)絡。會發(fā)生消息丟失或重復。這一級別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄無所謂，因為不久后還會有第二次發(fā)送。這一種方式主要普通的推送，倘若你的智能設備在消息推送時未聯(lián)網(wǎng)，推送過去沒收到，再次聯(lián)網(wǎng)也就收不到了?！爸辽僖淮巍?，確保消息到達，但消息重復可能會發(fā)生?！爸挥幸淮巍保_保消息到達一次。在一些要求比較嚴格的計費系統(tǒng)中，可以使用此級別。在計費系統(tǒng)中，消息重復或丟失會導致不正確的結果。這種最高質量的消息發(fā)布服務還可以用于即時通訊類的的推送，確保用戶收到且只會收到一次。（5）小型傳輸，開銷很小（固定長度的頭部是2字節(jié)），協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡流量。這就是為什么在介紹里說它非常適合“在物聯(lián)網(wǎng)領域，傳感器與服務器的通信，信息的收集”，要知道嵌入式設備的運算能力和帶寬都相對薄弱，使用這種協(xié)議來傳遞消息再適合不過了。

（6）使用（6）使用特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。:即遺言機制，用于通知同一主題下的其他設備發(fā)送遺言的設備已經(jīng)斷開了連接。:遺囑機制，功能類似于。協(xié)議原理協(xié)議實現(xiàn)方式實現(xiàn)協(xié)議需要客戶端和服務器端通訊完成，在通訊過程中，協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（）、代理（）（服務器）、訂閱者（）r其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務器，消息發(fā)布者可以同時是訂閱者。傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（）和負載（）兩部分：（）P可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（）后，就會收到該主題的消息內容（）o（）l可以理解為消息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容。4.2網(wǎng)絡傳輸與應用消息會構建底層網(wǎng)絡傳輸：它將建立客戶端到服務器的連接，提供兩者之間的一個有序的、無損的、基于字節(jié)流的雙向傳輸。當應用數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送時，會把與之相關的服務質量（）和主題名（）相關連?？蛻舳艘粋€使用協(xié)議的應用程序或者設備，它總是建立到服務器的網(wǎng)絡連接?？蛻舳丝梢裕海?）發(fā)布其他客戶端可能會訂閱的信息；（2）訂閱其它客戶端發(fā)布的消息；（3）退訂或刪除應用程序的消息；（4）斷開與服務器連接。服務器服務器以稱為“消息代理”（k,可以是一個應用程序或一臺設備。它是位于消息發(fā)布者和訂閱者之間，它可以：（1）接受來自客戶的網(wǎng)絡連接；（2）接受客戶發(fā)布的應用信息；（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請求；（4）向訂閱的客戶轉發(fā)應用程序消息。協(xié)議中的訂閱、主題、會話一、訂閱（）訂閱包含主題篩選器（）和最大服務質量（）。訂閱會與一個會話（）關聯(lián)。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器。二、會話（）每個客戶端與服務器建立連接后就是一個會話，客戶端和服務器之間有狀態(tài)交互。會話存在于一個網(wǎng)絡之間，也可能在客戶端和服務器之間跨越多個連續(xù)的網(wǎng)絡連接。三、主題名（連接到一個應用程序消息的標簽，該標簽與服務器的訂閱相匹配。服務器會將消息發(fā)送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。四、主題篩選器（F一個對主題名通配符篩選器，在訂閱表達式中使用，表示訂閱所匹配到的多個主題。五、負載（）消息訂閱者所具體接收的內容。協(xié)議中的方法協(xié)議中定義了一些方法（也被稱為動作），來于表示對確定資源所進行操作。這個資源可以代表預先存在的數(shù)據(jù)或動態(tài)生成數(shù)據(jù)，這取決于服務器的實現(xiàn)。通常來說，資源指服務器上的文件或輸出。主要方法有：C）n等待與服務器建立連接。C）。等待客戶端完成所做的工作，并與服務器斷開會話。（）c等待完成訂閱。（）s等待服務器取消客戶端的一個或多個訂閱。（）l客戶端發(fā)送消息請求，發(fā)送完成后返回應用程序線程。協(xié)議數(shù)據(jù)包結構在協(xié)議中，一個數(shù)據(jù)包由：固定頭（d可變頭（）、消息體（）三部分構成。數(shù)據(jù)包結構如下：FixedHeader（固定報文頭）VariableHeader（可變報文頭）Payload（報文體）（）固定頭（）。存在于所有數(shù)據(jù)包中，表示數(shù)據(jù)包類型及數(shù)據(jù)包的分組類標識。（）可變頭（）。存在于部分數(shù)據(jù)包中，數(shù)據(jù)包類型決定了可變頭是否存在及其具體內容。（）消息體（）。存在于部分數(shù)據(jù)包中，表示客戶端收到的具體內容。固定頭固定頭存在于所有數(shù)據(jù)包中，其結構如下：數(shù)據(jù)包類型位置：相于一個4位的無符號值，類型、取值及描述如下：

名稱「值流方向描述Reserved0不可用保留位COMNECT1客戶端到服務銬客戶端請求連接到服務器CONNACK2服務器到客戶端連接確認PUBLISH3雙向愛布消息PUBACK4雙向發(fā)布確認PUBREC5雙向發(fā)布收到（保證第1部分到達1PUfcREL6雙賂發(fā)希移放（保注第2郃分到達）PUBCOMP7雙向發(fā)布完成（保證第3部分到達）SUBSCRIBE8客戶端請求訂閱SUBACK9服務班到客戶端訂閱確詼UNSUBSCRIBE10客戶端到服務器請求取消訂閱UNSUBACK11服務器到客戶端取消訂閱確認PINGREQ12客戶踹到服務器PING請求P3NGRESP13服務器到客戶端PING應答DISCONNECT14客戶端到服務船中斷連稔Reserved15不可用保留位2標識位位置：中在不使用標識位的消息類型中，標識位被作為保留位。如果收到無效的標志時，接收端必須關閉網(wǎng)絡連接：數(shù)據(jù)包標識位bit3bit?bit1bitoCONNECT保留位D000CONNACK保留位0000PUBLISHMQTT3.L1使用DUP1QOS2QOS2RETAIN3PUBACK保留位0000PUBREC保留位0000PUBREL保留位Q0Q0PUBCOMP保國位0000SUBSCRIBE保留位0000SUBACK保留位0000UNSUBSCRIBE保留位00D0UNSUBACK保國位0000PINGREQ保留位0000PINGRESP保闋位0000DISCONNECT保留位0000（1）U發(fā)布消息的副本。用來在保證消息的可靠傳輸，如果設置為1,則在

下面的變長中增加，并且需要回復確認，以保證消息傳輸完成，但不能用于檢測消息重復發(fā)送。（）o發(fā)布消息的服務質量，即：保證消息傳遞的次數(shù)000：最多一次，即：1001：至少一次，即：1010：一次，即：=1011：預留（）A發(fā)布保留標識，表示服務器要保留這次推送的信息，如果有新的訂閱者出現(xiàn)，就把這消息推送給它，如果設有那么推送至當前訂閱者后釋放。1剩余長度（）地址：e固定頭的第二字節(jié)用來保存變長頭部和消息體的總大小的，但不是直接保存的。這一字節(jié)是可以擴展，其保存機制，前7位用于保存長度，后一部用做標識。當

最后一位為1時，表示長度不足，需要使用二個字節(jié)繼續(xù)保存。例如：計算出后面的大小為0可變頭數(shù)據(jù)包中包含一個可變頭，它駐位于固定的頭和負載之間?？勺冾^的內容因數(shù)據(jù)包類型而不同，較常的應用是作為包的標識：很多類型數(shù)據(jù)包中都包括一個2字節(jié)的數(shù)據(jù)包標識字段，這些類型的包有：消息體bit76543T10存在的3^25ByteCl滄ntID（客戶端唯一標識）（修用新?lián)遽π￠L出李勢〉COMNECTconnect,并且設置

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了WfllFlag?ByteWillMessageCONNECT.井旦設置了WillFlag3^32767ByteWillTopic（倭用in降我梆幫6式）3^32767ByteUserName（用戶名）Iconnect：,并且設置TUserNameFhg3-32767

8ytePassword（密碼）3Px7于3-32767

8ytePassword（密碼）3Px7于-2

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