心跳機制

　　

　　　互聯網推送消息的方式很常見，特別是移動互聯網上，手機天天都能收到好多推送消息，通過研究發現，這些推送服務的原理都是維護一個長鏈接（要不不可能達到實時效果），但普通的socket鏈接對服務器的消耗太大了，因此纔會出現像MQTT這種輕量級低消耗的協議來維護長鏈接。

　　那麼要如何維護長鏈接呢: 

　　維護任何一個長鏈接都須要心跳機制，客戶端發送一個心跳給服務器，服務器給客戶端一個心跳應答，這樣就造成客戶端服務器的一次完整的握手，這個握手是讓雙方都知道他們之間的鏈接是沒有斷開，客戶端是在線的。若是超過一個時間的閾值，客戶端沒有收到服務器的應答，或者服務器沒有收到客戶端的心跳，那麼對客戶端來講則斷開與服務器的鏈接從新創建一個鏈接，對服務器來講只要斷開這個鏈接便可。

 

 

心跳機制

　　Keep Alive指定鏈接最大空閒時間T，當客戶端檢測到鏈接空閒時間超過T時，必須向Broker發送心跳報文PINGREQ，Broker收到心跳請求後返回心跳響應PINGRESP。若Broker超過1.5T時間沒收到心跳請求則斷開鏈接，而且投遞遺囑消息到訂閱方；一樣，若客戶端超過必定時間仍沒收到心跳響應PINGRESP則斷開鏈接。 
　　鏈接空閒時發送心跳報文能夠下降網絡請求，弱化對帶寬的依賴。

Keep Alive設定時機

　　建立鏈接時，在CONNECT報文中指定，單位s。

Client Take-Over

場景：客戶端與Broker鏈接正常，而後客戶端快速重啓（小於1.5T），再從新鏈接Broker，在未達到1.5T這段時間內，客戶端與Broker存在兩條鏈接。 
處理措施： 先斷開以前的鏈接再創建新的鏈接。

 

MQTT協議原理

4  MQTT協議原理

4.1  MQTT協議實現方式

 

 

實現MQTT協議須要客戶端和服務器端通信完成，在通信過程當中，MQTT協議中有三種身份：發佈者（Publish）、代理（Broker）（服務器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發佈者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務器，消息發佈者能夠同時是訂閱者。

MQTT傳輸的消息分爲：主題（Topic）和負載（payload）兩部分：

（1）Topic，能夠理解爲消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）後，就會收到該主題的消息內容（payload）；

（2）payload，能夠理解爲消息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容。

4.2  網絡傳輸與應用消息

MQTT會構建底層網絡傳輸：它將創建客戶端到服務器的鏈接，提供二者之間的一個有序的、無損的、基於字節流的雙向傳輸。

當應用數據經過MQTT網絡發送時，MQTT會把與之相關的服務質量（QoS）和主題名（Topic）相關連。

4.3MQTT客戶端

一個使用MQTT協議的應用程序或者設備，它老是創建到服務器的網絡鏈接。客戶端能夠：

（1）發佈其餘客戶端可能會訂閱的信息；

（2）訂閱其它客戶端發佈的消息；

（3）退訂或刪除應用程序的消息；

（4）斷開與服務器鏈接。

4.4  MQTT服務器

MQTT服務器以稱爲「消息代理」（Broker），能夠是一個應用程序或一臺設備。它是位於消息發佈者和訂閱者之間，它能夠：

（1）接受來自客戶的網絡鏈接；

（2）接受客戶發佈的應用信息；

（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請求；

（4）向訂閱的客戶轉發應用程序消息。

4.5  MQTT協議中的訂閱、主題、會話

1、訂閱（Subscription）

訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和最大服務質量（QoS）。訂閱會與一個會話（Session）關聯。一個會話能夠包含多個訂閱。每個會話中的每一個訂閱都有一個不一樣的主題篩選器。

2、會話（Session）

每一個客戶端與服務器創建鏈接後就是一個會話，客戶端和服務器之間有狀態交互。會話存在於一個網絡之間，也可能在客戶端和服務器之間跨越多個連續的網絡鏈接。

3、主題名（Topic Name）

鏈接到一個應用程序消息的標籤，該標籤與服務器的訂閱相匹配。服務器會將消息發送給訂閱所匹配標籤的每一個客戶端。

4、主題篩選器（Topic Filter）

一個對主題名通配符篩選器，在訂閱表達式中使用，表示訂閱所匹配到的多個主題。

5、負載（Payload）

消息訂閱者所具體接收的內容。

4.6  MQTT協議中的方法

MQTT協議中定義了一些方法（也被稱爲動做），來於表示對肯定資源所進行操做。這個資源能夠表明預先存在的數據或動態生成數據，這取決於服務器的實現。一般來講，資源指服務器上的文件或輸出。主要方法有：

（1）Connect。等待與服務器創建鏈接。

（2）Disconnect。等待MQTT客戶端完成所作的工做，並與服務器斷開TCP/IP會話。

（3）Subscribe。等待完成訂閱。

（4）UnSubscribe。等待服務器取消客戶端的一個或多個topics訂閱。

（5）Publish。MQTT客戶端發送消息請求，發送完成後返回應用程序線程。

 

參考:

 互聯網推送服務原理：長鏈接+心跳機制(MQTT協議)

Mqtt精髓系列之心跳機制

一文讀懂MQTT協議