MQTT协议——什么是MQTT（一）

1、MQTT介绍

　　MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

　　MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

　　（1）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。

　　（2）对负载内容屏蔽的消息传输。

　　（3）使用 TCP/IP 提供网络连接。

　　（4）有三种消息发布服务质量(QoS)：

　　　　0：“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。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。

　　　　1：“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

　　　　2：“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。

　　（5）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。

　　（6）使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

2、 MQTT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）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

　　MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

　　（1）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）。

　　（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

　　MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

　　当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

3、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。客户端可以：

　　（1）发布其他客户端可能会订阅的信息。

　　（2）订阅其它客户端发布的消息。

　　（3）退订或删除应用程序的消息。

　　（4）断开与服务器连接。

5、MQTT服务器

　　MQTT服务器以称为“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）接受来自客户的网络连接；

　　（2）接受客户发布的应用信息；

　　（3）处理来自客户端的订阅和退订请求；

　　（4）向订阅的客户转发应用程序消息。

6、MQTT协议中的订阅、主题、会话

　　（1）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。

　　（2）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。

　　（3）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。

　　（4）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。

　　（5）负载（Payload）消息订阅者所具体接收的内容。

7、 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：

　　（1）Connect。等待与服务器建立连接。

　　（2）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。

　　（3）Subscribe。等待完成订阅。

　　（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。

　　（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

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