一文讀懂MQTT協(xié)議

一文讀懂1概述協(xié)議（s消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議），是一種基于發(fā)布訂閱（）模式的r輕量級(jí)”通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于協(xié)議上，由在年發(fā)布。最大優(yōu)點(diǎn)在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)。作為一種低開(kāi)銷(xiāo)、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。是一個(gè)基于客戶端服務(wù)器的消息發(fā)布訂閱傳輸協(xié)議。協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)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(jī)器與機(jī)器（）通信和物聯(lián)網(wǎng)（）。其在，通過(guò)衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用。年發(fā)布的是當(dāng)前協(xié)議的最新版本。除標(biāo)準(zhǔn)版外，還有一個(gè)簡(jiǎn)化版t該協(xié)議主要針對(duì)嵌入式設(shè)備，這些設(shè)備一般工作于網(wǎng)絡(luò)，如：B2設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)原則:（1）精簡(jiǎn)，不添加可有可無(wú)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(dòng)態(tài)創(chuàng)建主題，零運(yùn)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(luò)等因素考慮在內(nèi)；（6）支持連續(xù)的會(huì)話控制；（7）理解客戶端計(jì)算能力可能很低；（8）提供服務(wù)質(zhì)量管理；（9）假設(shè)數(shù)據(jù)不可知，不強(qiáng)求傳輸數(shù)據(jù)的類(lèi)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(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議，它具有以下主要的幾項(xiàng)特性：（1）使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合。這一點(diǎn)很類(lèi)似于，但是的信息冗余遠(yuǎn)小于。因?yàn)槭褂酶袷轿谋緛?lái)傳遞數(shù)據(jù)。（2）對(duì)負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸。（）使用提供網(wǎng)絡(luò)連接。主流的是基于連接進(jìn)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(diǎn)自然也就各有不同了。（4）有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：“至多一次”，消息發(fā)布完全依賴底層網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級(jí)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(wú)所謂，因?yàn)椴痪煤筮€會(huì)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(shè)備在消息推送時(shí)未聯(lián)網(wǎng)，推送過(guò)去沒(méi)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(dá)，但消息重復(fù)可能會(huì)發(fā)生?！爸挥幸淮巍保_保消息到達(dá)一次。在一些要求比較嚴(yán)格的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，可以使用此級(jí)別。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟失會(huì)導(dǎo)致不正確的結(jié)果。這種最高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以用于即時(shí)通訊類(lèi)的的推送，確保用戶收到且只會(huì)收到一次。（5）小型傳輸，開(kāi)銷(xiāo)很?。ü潭ㄩL(zhǎng)度的頭部是2字節(jié)），協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。這就是為什么在介紹里說(shuō)它非常適合“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與服務(wù)器的通信，信息的收集”，要知道嵌入式設(shè)備的運(yùn)算能力和帶寬都相對(duì)薄弱，使用這種協(xié)議來(lái)傳遞消息再適合不過(guò)了。

（6）使用（6）使用特性通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。:即遺言機(jī)制，用于通知同一主題下的其他設(shè)備發(fā)送遺言的設(shè)備已經(jīng)斷開(kāi)了連接。:遺囑機(jī)制，功能類(lèi)似于。協(xié)議原理協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)協(xié)議需要客戶端和服務(wù)器端通訊完成，在通訊過(guò)程中，協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（）、代理（）（服務(wù)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(wù)器，消息發(fā)布者可以同時(shí)是訂閱者。傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（）和負(fù)載（）兩部分：（）P可以理解為消息的類(lèi)型，訂閱者訂閱（）后，就會(huì)收到該主題的消息內(nèi)容（）o（）l可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容。4.2網(wǎng)絡(luò)傳輸與應(yīng)用消息會(huì)構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸：它將建立客戶端到服務(wù)器的連接，提供兩者之間的一個(gè)有序的、無(wú)損的、基于字節(jié)流的雙向傳輸。當(dāng)應(yīng)用數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)，會(huì)把與之相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量（）和主題名（）相關(guān)連?？蛻舳艘粋€(gè)使用協(xié)議的應(yīng)用程序或者設(shè)備，它總是建立到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接?？蛻舳丝梢裕海?）發(fā)布其他客戶端可能會(huì)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(yīng)用程序的消息；（4）斷開(kāi)與服務(wù)器連接。服務(wù)器服務(wù)器以稱為“消息代理”（k,可以是一個(gè)應(yīng)用程序或一臺(tái)設(shè)備。它是位于消息發(fā)布者和訂閱者之間，它可以：（1）接受來(lái)自客戶的網(wǎng)絡(luò)連接；（2）接受客戶發(fā)布的應(yīng)用信息；（3）處理來(lái)自客戶端的訂閱和退訂請(qǐng)求；（4）向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序消息。協(xié)議中的訂閱、主題、會(huì)話一、訂閱（）訂閱包含主題篩選器（）和最大服務(wù)質(zhì)量（）。訂閱會(huì)與一個(gè)會(huì)話（）關(guān)聯(lián)。一個(gè)會(huì)話可以包含多個(gè)訂閱。每一個(gè)會(huì)話中的每個(gè)訂閱都有一個(gè)不同的主題篩選器。二、會(huì)話（）每個(gè)客戶端與服務(wù)器建立連接后就是一個(gè)會(huì)話，客戶端和服務(wù)器之間有狀態(tài)交互。會(huì)話存在于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間，也可能在客戶端和服務(wù)器之間跨越多個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接。三、主題名（連接到一個(gè)應(yīng)用程序消息的標(biāo)簽，該標(biāo)簽與服務(wù)器的訂閱相匹配。服務(wù)器會(huì)將消息發(fā)送給訂閱所匹配標(biāo)簽的每個(gè)客戶端。四、主題篩選器（F一個(gè)對(duì)主題名通配符篩選器，在訂閱表達(dá)式中使用，表示訂閱所匹配到的多個(gè)主題。五、負(fù)載（）消息訂閱者所具體接收的內(nèi)容。協(xié)議中的方法協(xié)議中定義了一些方法（也被稱為動(dòng)作），來(lái)于表示對(duì)確定資源所進(jìn)行操作。這個(gè)資源可以代表預(yù)先存在的數(shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)，這取決于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)。通常來(lái)說(shuō)，資源指服務(wù)器上的文件或輸出。主要方法有：C）n等待與服務(wù)器建立連接。C）。等待客戶端完成所做的工作，并與服務(wù)器斷開(kāi)會(huì)話。（）c等待完成訂閱。（）s等待服務(wù)器取消客戶端的一個(gè)或多個(gè)訂閱。（）l客戶端發(fā)送消息請(qǐng)求，發(fā)送完成后返回應(yīng)用程序線程。協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)在協(xié)議中，一個(gè)數(shù)據(jù)包由：固定頭（d可變頭（）、消息體（）三部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如下：FixedHeader（固定報(bào)文頭）VariableHeader（可變報(bào)文頭）Payload（報(bào)文體）（）固定頭（）。存在于所有數(shù)據(jù)包中，表示數(shù)據(jù)包類(lèi)型及數(shù)據(jù)包的分組類(lèi)標(biāo)識(shí)。（）可變頭（）。存在于部分?jǐn)?shù)據(jù)包中，數(shù)據(jù)包類(lèi)型決定了可變頭是否存在及其具體內(nèi)容。（）消息體（）。存在于部分?jǐn)?shù)據(jù)包中，表示客戶端收到的具體內(nèi)容。固定頭固定頭存在于所有數(shù)據(jù)包中，其結(jié)構(gòu)如下：數(shù)據(jù)包類(lèi)型位置：相于一個(gè)4位的無(wú)符號(hào)值，類(lèi)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(wù)銬客戶端請(qǐng)求連接到服務(wù)器CONNACK2服務(wù)器到客戶端連接確認(rèn)PUBLISH3雙向愛(ài)布消息PUBACK4雙向發(fā)布確認(rèn)PUBREC5雙向發(fā)布收到（保證第1部分到達(dá)1PUfcREL6雙賂發(fā)希移放（保注第2郃分到達(dá)）PUBCOMP7雙向發(fā)布完成（保證第3部分到達(dá)）SUBSCRIBE8客戶端請(qǐng)求訂閱SUBACK9服務(wù)班到客戶端訂閱確詼UNSUBSCRIBE10客戶端到服務(wù)器請(qǐng)求取消訂閱UNSUBACK11服務(wù)器到客戶端取消訂閱確認(rèn)PINGREQ12客戶踹到服務(wù)器PING請(qǐng)求P3NGRESP13服務(wù)器到客戶端PING應(yīng)答DISCONNECT14客戶端到服務(wù)船中斷連稔Reserved15不可用保留位2標(biāo)識(shí)位位置：中在不使用標(biāo)識(shí)位的消息類(lèi)型中，標(biāo)識(shí)位被作為保留位。如果收到無(wú)效的標(biāo)志時(shí)，接收端必須關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接：數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)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(guó)位0000SUBSCRIBE保留位0000SUBACK保留位0000UNSUBSCRIBE保留位00D0UNSUBACK保國(guó)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(lái)在保證消息的可靠傳輸，如果設(shè)置為1,則在

下面的變長(zhǎng)中增加，并且需要回復(fù)確認(rèn)，以保證消息傳輸完成，但不能用于檢測(cè)消息重復(fù)發(fā)送。（）o發(fā)布消息的服務(wù)質(zhì)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(yù)留（）A發(fā)布保留標(biāo)識(shí)，表示服務(wù)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(shè)有那么推送至當(dāng)前訂閱者后釋放。1剩余長(zhǎng)度（）地址：e固定頭的第二字節(jié)用來(lái)保存變長(zhǎng)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(kuò)展，其保存機(jī)制，前7位用于保存長(zhǎng)度，后一部用做標(biāo)識(shí)。當(dāng)

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

了WfllFlag?Byteconnect,并且設(shè)置

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

8ytePassword（密碼）3Px7于3-32767

8ytePassword（密碼）3Px7于-2

ByteSubscribeAckQos（訂閱回執(zhí)Qos）t格式；版小》5UBACKUnSubscribeTopics（取消訂閱主題）（便第皿封蜂!琳心珞式：[TopicNsrnel*）UNSUBSCftIBfData（數(shù)據(jù)）（tyt-n）PUBLISHSubscribePayloa