MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议)
是一种基于发布/订阅模式
的轻量级消息传输协议,专门针对低带宽
和不稳定网络环境
的物联网应用而设计,可以用极少的代码为联网设备提供实时可靠的消息服务
。
介绍
- 特点
发布/订阅(publish/subscribe)
模式
- Topic
- 提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合
- 轻量高效(MQTT 的最小报文仅为 2 个字节,比 HTTP 占用更少的网络开销),节省带宽
- 可靠的消息传递
- 海量连接支持
- 在线状态感知
- 使用TCP/IP提供网络连接,支持 TLS/SSL 安全双向通信
- QoS(Quality of Service levels)
QoS 0
消息会发生丢失或重复
QoS 1
消息将至少传送一次给订阅者
QoS 2
保证消息仅传送到目的地一次,在发送方和接收方之间需要两个流
- 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
- 一般用于如: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
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
- 在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果
- 这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送,确保用户收到且只会收到一次
- 使用
Last Will
和 Testament
特性通知有关各方客户端异常中断的机制
Last Will(遗言机制)
用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接
Testament(遗嘱机制)
功能类似于Last Will
MQTT 协议实现
- MQTT 协议中有三种身份:
发布者(Publish)
代理(Broker),也称为 MQTT 服务器
订阅者(Subscribe)
publish <-> MQTT Broker <-> multi Subscribe
- 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
- 客户端
- 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
- 服务器
- 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)
即消息的类型,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload)
- 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
- 目的:消息路由,类似与 url,使用
/
分割层级,支持通配符
+
表示通配一个层级,例如 a/+
匹配 a/x
、a/y
#
表示通配多个层级,例如 a/#
匹配 a/x
、a/b/c/d
chat/room/1
sensor/1/temperature
负载(payload)
即消息的内容,是指订阅者接收的内容
- 核心概念
- 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
- MQTT协议中的方法
Connect
等待与服务器建立连接,使用 Clean Session
标志设置会话
0
表示创建一个持久会话,在客户端断开连接时,会话仍然保持并保存离线消息,直到会话超时注销
保留消息(Retained Message)
会驻留在消息服务器,后来的订阅者订阅主题时仍可以接收该消息
1
表示创建一个新的临时会话,在客户端断开时,会话自动销毁
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
客户端库
参考 https://github.com/mqtt/mqtt.org/wiki/libraries