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[MQTT] MQTT协议

时间:2020-07-16 21:18:51      阅读:68      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:决定   示例   transport   设备   发送   message   主题   队列   不同   

MQTT协议

写于2020.7.16

MQTT是什么

参考:

https://mcxiaoke.gitbooks.io/mqtt-cn/content/mqtt/01-Introduction.html MQTT协议中文版本教程?

https://www.runoob.com/w3cnote/mqtt-intro.html 菜鸟教程

https://www.jianshu.com/p/d42492d52491 MQTT+TLS示例

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提供有序的、可靠的、双向字节流传输。


补充:MQTT 是一个 发布订阅线路协议(publish/subscription wire protocol),为小规模设备设计。发布订阅系统工作原理类似于消息总线。你将一条消息发布到一个 主题(topic)上,那么所有订阅了该主题的客户端都可以获得该消息的一份拷贝。对于消息发送者而言,无需知道哪些人在订阅消息;你只需将消息发布到一系列主题,并订阅一些你感兴趣的主题。就像参加了一场聚会,你选取并加入感兴趣的对话。


$$
客户端-服务器:服务器--publish---> MQTT Broker ----Subscribe---> 客户端
$$
主要特性如下:

  • 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。

  • 使用TCP/IP提供网络连接。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。

  • 三种消息发布服务质量:

    "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。

    "至少一次",确保消息到达,但消息重复可能会发生。

    "只有一次",确保消息到达一次。

  • 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。

  • 使用Last Will(遗言机制)和Testament(遗嘱机制)特性通知有关各方客户端异常中断的机制

MQTT协议原理

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)。

技术图片

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。

发布其他客户端可能会订阅的信息;订阅其它客户端发布的消息;退订或删除应用程序的消息;断开与服务器连接。

MQTT服务器:称为"消息代理"(Broker),可以是一个应用程序或一台设备。

接受来自客户的网络连接;接受客户发布的应用信息;处理来自客户端的订阅和退订请求;向订阅的客户转发应用程序消息

MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)

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)

payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容

在MQTT协议中需要掌握以下几个专业名词含义:

名词 解释
订阅(Subscription) 订阅包含主题筛选器(Topic Filter)和最大服务质量(QoS),订阅会与一个会话(Session)关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。
会话(Session) 每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话,客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间,也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。
主题名(Topic Name) 连接到一个应用程序消息的标签,该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。
主题筛选器(Topic Filter) 一个对主题名通配符筛选器,在订阅表达式中使用,表示订阅所匹配到的多个主题。
负载(Payload) 消息订阅者所具体接收的内容。
控制报文 MQTT Control Packet 通过网络连接发送的信息数据包。MQTT规范定义了十四种不同类型的控制报文,其中一个(PUBLISH报文)用于传输应用消息。

在MQTT协议中的方法:MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作),来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据,这取决于服务器的实现。通常来说,资源指服务器上的文件或输出。主要方法有:

方法 解释
Connect 等待与服务器建立连接
Disconnect 等待MQTT客户端完成所做的工作,并与服务器断开TCP/IP会话。
Subscribe 等待完成订阅
UnSubscribe 等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅
Publish MQTT客户端发送消息请求,发送完成后返回应用程序线程

MQTT控制报文格式

MQTT协议中,一个数据包即MQTT控制报文的结构由以下三部分组成:

  • 固定报头(Fixed header)。存在于所有MQTT数据包中,表示数据包类型及数据包的分组类标识
  • 可变头(Variable header)。存在于部分MQTT数据包中,数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
  • 消息体(Payload)。存在于部分MQTT数据包中,表示客户端收到的具体内容。

每个MQTT控制报文都包含一个固定报头固定报头Fixed header,固定报头格式如下图:

技术图片

某些MQTT控制报文包含一个可变报头部分。它在固定报头和负载之间。可变报头的内容根据报文类型的不同而不同。可变报头的报文标识符(Packet Identifier)字段存在于在多个类型的报文里。

技术图片

[MQTT] MQTT协议

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原文地址:https://www.cnblogs.com/ycx95/p/13323909.html

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