一简述
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。
作为一种低开销、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。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。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。
在很多情况下,包括受限的环境中,如:机器与机器(M2M)通信和物联网(loT).其在卫星链路通信传感器,
偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

二、设计规范
由于物联网的环境是非常特别的,所以MQTT遵循以下设计原则:
(1)精简,不添加可有可无的功能;
(2)发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递;
(3)允许用户动态创建主题,零运维成本;
(4)把传输量降到最低以提高传输效率;
(5)把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内;
(6)支持连续的会话控制;
(7)理解客户端计算能力可能很低;
(8)提供服务质量管理;
(9)假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。
三、主要特性
MQTT协议工作在低带宽、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。

这一点很类似于XMPP,但是MQTT的信息冗余远小于XMPP,,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。

(2)对负载内容屏蔽的消息传输。

(3)使用TCP/IP提供网络连接。

主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的,但是同样有基于UDP的版本,叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式,优缺点自然也就各有不同了。
(4)有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。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。这一种方式主要普通APP的推送,倘若你的智能设备在消息推送时未联网,推送过去没收到,再次联网也就收不到了。
"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。
(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。

这就是为什么在介绍里说它非常适合"在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集",
要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱,使用这种协议来传递消息再适合不过了。
(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。

Last Will:即遗言机制,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。
四、MQTT协议原理
4.1 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
4.2 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。
4.3 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。
4.4 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

4.5 MQTT协议中的订阅、主题、会话
一:订阅
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。
二、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。
三、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。
四、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。
五、负载(Payload)
消息订阅者所具体接收的内容。
4.6 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。
五、MQTT协议数据包结构
在MQTT协议中,一个MQTT数据包由:固定头(fixed header),可变头(variable header),消息体(payload)三部分构成
MQTT数据包结构如下:
(1)固定头(Fixed header)。存在于所有MQTT数据包中,表示数据包类型及数据包的分组类标识。
(2)可变头(Variable header)。存在于部分MQTT数据包中,数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
(3)消息体(Payload)。存在于部分MQTT数据包中,表示客户端收到的具体内容。
5.1 MQTT固定头
固定头存在于所有MQTT数据包中,其结构如下:

5.1.1 MQTT数据包类型

位置:Byte 1中bits 7-4。

相于一个4位的无符号值,类型、取值及描述如下:

5.1.2 标识位

位置:Byte 1中bits 3-0。

在不使用标识位的消息类型中,标识位被作为保留位。如果收到无效的标志时,接收端必须关闭网络连接:
(1)DUP:发布消息的副本。用来在保证消息的可靠传输,如果设置为1,则在下面的变长中增加MessageId,
并且需要回复确认,以保证消息传输完成,但不能用于检测消息重复发送。
(2)QoS:发布消息的服务质量,即:保证消息传递的次数
(3)RETAIN: 发布保留标识,表示服务器要保留这次推送的信息,如果有新的订阅者出现,就把这消息推送给它,
如果设有那么推送至当前订阅者后释放。 5.1.3 剩余长度(Remaining Length)

地址:Byte 2。

固定头的第二字节用来保存变长头部和消息体的总大小的,但不是直接保存的。这一字节是可以扩展,其保存机制,
前7位用于保存长度,后一部用做标识。当最后一位为1时,表示长度不足,需要使用二个字节继续保存。例如:计算出后面的大小为0
5.2 MQTT可变头
MQTT数据包中包含一个可变头,它驻位于固定的头和负载之间。可变头的内容因数据包类型而不同,较常的应用是作为包的标识:

很多类型数据包中都包括一个2字节的数据包标识字段,这些类型的包有:PUBLISH (QoS > 0)、
PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK。
5.3 Payload消息体
Payload消息体位MQTT数据包的第三部分,包含CONNECT,SUBSCRIBE,AUBACK,UNSUBSCRIBE四种类型的消息。
(1)CONNECT,消息体内容主要是:客户端的ClientID ,订阅的Topic,Message以及用户名和密码
(2)SUBSCRIBE,消息体内容是一系列的要订阅的主题以及Qos
(3)SUBACK,消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题以及QoS进行确认和回复
(4)UNSUBSCRIBE,消息体内容是要订阅的主题。

本文学习自菜鸟教程:https://www.runoob.com/w3cnote/mqtt-intro.html

MQTT入门介绍的更多相关文章

  1. (转)MQTT 入门介绍

    原文链接:https://blog.csdn.net/qq_2887... MQTT 入门介绍 一.简述 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测 ...

  2. MQTT——入门介绍

    笔者相信大家对HTTP一定不能陌生."HTTP协议的三次握手四次挥手"相信也略有耳闻.HTTP协议的优势相信大家都明白.不然他不会这流行.然而这并不能忽略他的缺点.最大的特点就是无 ...

  3. MQTT 入门介绍——菜鸟教程

    一.简述 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& ...

  4. MQTT 入门介绍

    一.简述 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& ...

  5. C# BackgroundWorker组件学习入门介绍

    C# BackgroundWorker组件学习入门介绍 一个程序中需要进行大量的运算,并且需要在运算过程中支持用户一定的交互,为了获得更好的用户体验,使用BackgroundWorker来完成这一功能 ...

  6. 初识Hadoop入门介绍

    初识hadoop入门介绍 Hadoop一直是我想学习的技术,正巧最近项目组要做电子商城,我就开始研究Hadoop,虽然最后鉴定Hadoop不适用我们的项目,但是我会继续研究下去,技多不压身. < ...

  7. [Python爬虫] 在Windows下安装PhantomJS和CasperJS及入门介绍(上)

    最近在使用Python爬取网页内容时,总是遇到JS临时加载.动态获取网页信息的困难.例如爬取CSDN下载资源评论.搜狐图片中的“原图”等,此时尝试学习Phantomjs和CasperJS来解决这个问题 ...

  8. [Python爬虫] scrapy爬虫系列 <一>.安装及入门介绍

    前面介绍了很多Selenium基于自动测试的Python爬虫程序,主要利用它的xpath语句,通过分析网页DOM树结构进行爬取内容,同时可以结合Phantomjs模拟浏览器进行鼠标或键盘操作.但是,更 ...

  9. JavaScript入门介绍(二)

    JavaScript入门介绍 [函数] 函数function 是Javascript的基础模块单元,用于代码的复用.信息影藏和组合调用. function a(){} 函数对象Function Lit ...

随机推荐

  1. NX二次开发-NXOPEN自动切换到工程图模块

    UFUN的API里是没有切换到工程图的函数的,NXOPEN里是有方法可以用的.不过应该是不支持NX9以下的版本. NX9的不能录制出来,在UI类里有方法 NX9+VS2012 #include < ...

  2. iOS7 AVAudioRecorder不能录音

    今天写录音代码的时候,在iOS7以下就可以录音,但是iOS7上不可以,后来才知道iOS7录音方式变了,加上下面的代码就可以了,bingo AVAudioSession *audioSession = ...

  3. TCP之1460MSS和1448负载

    TCP和1448 1448字节是实际场景下,单个TCP包的实际运载能力.也就是说,实际场景下,上层调用send(1000KB),下层会把这1000KB封装成多个TCP包进行发送.单个TCP包每次打包1 ...

  4. AtCoder ABC 128D equeue

    题目链接:https://atcoder.jp/contests/abc128/tasks/abc128_d 题目大意 有一个双端队列,里面有 N 个整数,你可以进行如下4种操作: A:从队头那一个到 ...

  5. ps-手捧城堡滴水云雾图

    1打开背景图 置入第二张图片 栅格化-加入蒙版-渐变 置入第三张图片 栅格化-用快速选择工具选取-加入蒙版 置入第四张图片 栅格化-调整图层-点击城堡建立蒙版-点击手的蒙版 ctrl-点击城堡的蒙版- ...

  6. linux下使用自带mail发送邮件

    linux下使用自带mail发送邮件 mailx工具说明: linux可以通过安装mailx工具,mailx是一个小型的邮件发送程序,一般可以通过该程序在linux系统上,进行监控linux系统状态并 ...

  7. 现代软件工程HW2:结对编程-生成五则运算式-Core10组 [PB16110698+PB16120162]

    作业具体要求点 这里 Core组要求: 1.Calc() 这个Calc 函数接受字符串的输入(字符串里就是算术表达式,例如 “5*3.5”,“7/8 - 3/8 ”,“3 + 90 * 0.3”等等) ...

  8. final修饰和StringBuffer的几个案例(拼接,反转,对称操作)

    final关键字修饰时如果是基本数据类型的变量,则其数值一旦在初始化之后便不能更改:如果是引用类型的变量,则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象,但引用变量不能变,引用变量所指向的对象中的内容还 ...

  9. Java怎样获取字符串最后出现的位置

    lastIndexOf();表示获取字符串最后出现的位置,倒数的位置 @Test /** * lastIndexOf();//获取字符串最后出现的位置,倒数的位置 * */ public void f ...

  10. 【luoguP3868】猜数字

    description 现有两组数字,每组k个,第一组中的数字分别为:a1,a2,...,ak表示,第二组中的数字分别用b1,b2,...,bk表示.其中第二组中的数字是两两互素的.求最小的非负整数n ...