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MQTT协议学习笔记

简介:

1、前沿

  万物联网的时代即将到来,物联网也由当初的概念开始进一步落实。随着无线网络技术飞速发展,各种设备都可以连接网络,实现远程控制。例如智能家居最近非常火爆,智能插座、智能LED灯、智能摄像头等。在互联网时代,HTTP协议负责建立网络连接,而到了物联网时代,由于智能硬件的差异,相比互联网终端,硬件配置要低的多,而且智能设备的环境也想多复杂,物联网中的数据传输会面临很多问题,比如在网络不稳定的情况下,如果保证数据的传输没有问题,如何保证数据不被重复发送,连接断开后如何进行重连,而HTTP协议由于太重量级了,不是适合物联网。因此IBM公司为此提出一种轻量级的MQTT协议(MQ Telemetry Transport),适合于低带宽、不可靠连接、嵌入式设备、CPU、内存资源紧张,适用于各种受限的环境。

2、协议特征

(1)消息模型

  MQTT是一种基于代理的发布/订阅的消息协议。提供一对多的消息分发,解除应用程序耦合。一个发布者可以对应多个订阅者,当发布者发生变化的时候,他可以将消息一一通知给所有的订阅者。这种模式提供了更大的网络扩展性和更动态的网络拓扑。

(2)消息质量

  MQTT提供三种质量的服务:
1)至多一次,可能会出现丢包的现象。使用在对实时性要求不高的情况。这一级别可应用于如下情景,如环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为很快下一次读记录就会产生。

  2)至少一次,保证包会到达目的地,但是可能出现重包。

  3)正好一次,保证包会到达目的地,且不会出现重包的现象。这一级别可用于如计费系统等场景,在计费系统中,消息丢失或重复可能会导致生成错误的费用。

(3)主题名称

  主题名称(Topic name)用来标识已发布消息的信息的渠道。订阅者用它来确定接收到所关心的信息。它是一个分层的结构,用斜线“/”作为分隔符。有两种通配符可以在主题发布、订阅时使用:“#”和“+”。前者可以通配多层结构,而后者只能通配一层结构。例如一个topic : “a/b/c”,则“a/+/c”和“a/#”都可以和它相等。发布不支持模糊匹配,必须是确定的主题。

(4)遗属

  当一个客户端断开连接的时候,它希望客户端可以发送它指定的消息。该消息和普通消息的结构相同。通过设置该位并填入和信息相关的内容即可。

(5)消息类型

 

Reserved  0  保留
 Connect  1  客户端到服务端的连接请求
 ConnACK  2  服务端对连接请求的响应
 Publish  3  发布消息
 puback  4  对发布消息的回应

 

 pubRec  收到发布消息(保证传输part1)
 pubRel  6  释放发布消息(保证传输part2)
 pubComp  7  完成发布消息(保证传输part3)
 subscribe  8  客户端订阅请求
 subBack  9  订阅请求的回应

 

 unsubscribe  10  停止订阅请求
 unsubBack  11  停止订阅请求响应
 pingReq  12  Ping请求(保持连接)
 pingResp  13  Ping响应
 disconnect  14  客户端正在断开
 reserved  15  保留

开发一个MQTT库需要提供如下命令:

Connect :当一个TCP/IP套接字在服务器端和客户端连接建立时需要使用的命令。

publish  : 是由客户端向服务端发送,告诉服务器端自己感兴趣的Topic。每一个publishMessage 都会与一个Topic的名字联系在一起。

pubRec:   是publish命令的响应,只不过使用了2级QoS协议。它是2级QoS协议的第二条消息

pubRel:    是2级QoS协议的第三条消息

publComp: 是2级QoS协议的第四条消息

subscribe: 允许一个客户端注册自已感兴趣的Topic 名字,发布到这些Topic的消息会以publish Message的形式由服务器端发送给客户端。

unsubscribe:  从客户端到服务器端,退订一个Topic。

Ping: 有客户端向服务器端发送的“are you alive”的消息。

disconnect:断开这个TCP/IP协议

3、MQTT服务端和客户端

https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/servers

https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/libraries

MQTT协议官网:http://mqtt.org/

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