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一、MQTT介绍

   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。做为一种低开销、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。

二、MQTT协议特点

    MQTT协议构建于TCP/IP协议上,是一种基于客户端-服务器的消息发布和消息订阅的传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的,这些特点使它适用范围非常广泛。

    MQTT协议运行在TCP/IP或其他网络协议,提供有序、无损、双向连接。其特点包括:

    1. 使用的发布/订阅消息模式,它提供了一对多消息分发,以实现与应用程序的解耦。
    2. 对负载内容屏蔽的消息传输机制。
    3. 对传输消息有三种服务质量(QoS):
      1. 最多一次,这一级别会发生消息丢失或重复,消息发布依赖于底层TCP/IP网络。这个设置时推送消息给Client,可靠性最低的一种。如果设置Qos=0,那broker就不会返回结果码,告诉你他收到消息了,也不会在失败后尝试重发。这有点像不可靠消息,如JMS。
      2. 即:<=1至多一次,这一级别会确保消息到达,但消息可能会重复。即:>=1:该设置会确保消息会被至少一次推送到Client。如果推送设置为至少推送一次,Apollo会返回一个回调函数,确保代理已经收到消息,而且确保会确保推送该消息。如果Client 将发布了一个Qos=2的消息,如果在指定的时间内没有收到回复,Client会希望重新发布这个消息。所以可能存在这种情况:代理收到一个需要推送的消息,然后又收到一个消息推送到同一个Client。所以如果传输过程中PUBACK丢失,Client会重新发送,而且不会去检测是否是重发,broker就将消息发送到订阅主题中
      3. 只有一次,确保消息只有一次到达。即:=1。在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别。该设置是可靠等级最高的。他会确保发布者不仅仅会推送,而且不会像Qos=2那样,会被接收两次。当然这个设置会增加网络的负载。当一个消息被发布出去的时候,broker会保存该消息的id,而且会利用任何长连接,坚持要把该消息推送给目标地址。如果Client收到PUBREC 标志,那就表明broker已经收到消息了。 这个时候broker会期待Client发送一个PUBREL 来清除session 中消息id,broker如果发送成功就会发送一个PUBCOMP通知Client。
  1.      4.数据传输和协议交换的最小化(协议头部只有2字节),以减少网络流量。
         5.通知机制,异常中断时通知传输双方。
  • 二、MQTT协议原理

  1、MQTT协议实现方式 

  • 实现MQTT协议需要:客户端服务器端
  • 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)负载(payload)两部分
    • 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

 2、网络传输与应用消息

  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:

    • 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

 4、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订阅者之间,它可以:

    • 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

 5、MQTT协议中的订阅、主题、会话

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。

 6、MQTT协议中的方法

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

 

三、MQTT协议的使用场景

  “推送”这个概念,推送这个词大部分人都会有印象的。比如PC端的推送广告,比如安卓的推送服务,还有一些即时通信软件如微信、易信等也是采用的推送技术。
  现在的推送实现的方式已经非常多了,主流的有C2DM服务(Google Cloud Messaging),基于XML协议的通讯协议XMPP协议(Openfire + Spark + Smack), 轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议MQTT协议,还可以通过嵌入SDK使用第三方提供的推送服务,如百度云推送极光推送智游推送腾讯信鸽等。
  推送利用的也是类似于上面提到的代理技术,从而将数据源源不断地推向客户机。笔者对其它协议了解不多所以也不敢多做妄言,但是现在国内很多企业都已经广泛使用MQTT作为Android手机客户端与服务器端推送消息的协议。其中Sohu,Cmstop手机客户端中均有使用到MQTT作为消息推送消息。

 

   2017-03-04 19:03:59

posted on 2017-03-04 19:05  wangxb827  阅读(400)  评论(0编辑  收藏  举报