物联网消息协议MQTT介绍

MQTT简介

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。

客户端	服务端
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：	也称为”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）发布其他客户端可能会订阅的信息；	– （1）接受来自客户的网络连接；
– （2）订阅其它客户端发布的消息；	– （2）接受客户发布的应用信息；
– （3）退订或删除应用程序的消息；	– （3）处理来自客户端的订阅和退订请求；
– （4）断开与服务器连接。	– （4）向订阅的客户转发应用程序消息。

设计原则

• 精简，不添加可有可无的功能；
• 发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递，解耦Client/Server模式，带来的好处在于不必预先知道对方的存在（ip/port），不必同时运行；
• 允许用户动态创建主题（不需要预先创建主题），零运维成本；
• 把传输量降到最低以提高传输效率；
• 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；
• 支持连续的会话保持和控制（心跳）；
• 理解客户端计算能力可能很低；
• 提供服务质量（ quality of service level：QoS）管理
• 不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性（指的是应用层业务数据）。

MQTT应用领域

• 物联网M2M通信，物联网大数据采集
• Android消息推送，WEB消息推送
• 移动即时消息，例如Facebook Messenger
• 智能硬件、智能家居、智能电器
• 车联网通信，电动车站桩采集
• 智慧城市、远程医疗、远程教育
• 电力、石油与能源等行业市场

MQTT协议相关概念

MQTT协议构成

MQTT协议中的方法

– （1）CONNECT：客户端连接到服务器	– （9）SUBACK：订阅确认
– （2）CONNACK：连接确认	– （10）UNSUBSCRIBE：取消订阅
– （3）PUBLISH：发布消息	– （11）UNSUBACK：取消订阅确认
– （4）PUBACK：发布确认	– （12）PINGREQ：客户端发送心跳
– （5）PUBREC：发布的消息已接收	– （13）PINGRESP：服务端心跳响应
– （6）PUBREL：发布的消息已释放	– （14）DISCONNECT：断开连接
– （7）PUBCOMP：发布完成	– （15）AUTH：认证
– （8）SUBSCRIBE：订阅请求

消息服务质量QOS

MQTT 协议中规定了消息服务质量（Quality of Service），它保证了在不同的网络环境下消息传递的可靠性，QoS 的设计是 MQTT 协议里的重点。

MQTT 设计了 3 个 QoS 等级。

– QoS 0：消息最多传递一次。

– QoS 1：消息传递至少 1 次。

– QoS 2：消息仅传送一次。

QoS0：”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。一个消息不会被接收端应答，也不会被发送者存储并再发送。这个也被叫做“即发即弃”

QoS1：”至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。发送者将会存储发送的信息直到发送者收到一次来自接收者的PUBACK格式的应答。

QoS2：”只有一次”，确保消息到达一次。如果接收端接收到了一个QoS为2的PUBLISH消息，它将相应地处理PUBLISH消息，并通过PUBREC消息向发送方确认。

PUBLISH:发布消息 PUBREC:发布收到 PUBREL:发布释放 PUBCOMP:发布完成

发送订阅不同QOS情况下是如何生效的

topic通配符匹配规则