MQTT 簡介及協議原理

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協議），是一種構建於TCP/IP協議上基於發佈/訂閱（publish/subscribe）模式的「輕量級」通信協議，該協議由IBM在1999年發佈。MQTT最大優勢在於，能夠以極少的代碼和有限的帶寬，爲鏈接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作爲一種低開銷、低帶寬佔用的即時通信協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較普遍的應用。

MQTT協議特色   

  MQTT是一個基於客戶端-服務器的消息發佈/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡單、開放和易於實現的，這些特色使它適用範圍很是普遍。在不少狀況下，包括受限的環境中，如：機器與機器（M2M）通訊和物聯網（IoT）。其在，經過衛星鏈路通訊傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已普遍使用。MQTT協議除標準版外，還有一個簡化版MQTT-SN，該協議主要針對嵌入式設備，這些設備通常工做於TCP/IP網絡，如：ZigBee。     MQTT協議運行在TCP/IP或其餘網絡協議，提供有序、無損、雙向鏈接。其特色包括：         1.使用的發佈/訂閱消息模式，它提供了一對多消息分發，以實現與應用程序的解耦。         2.對負載內容屏蔽的消息傳輸機制。         3.對傳輸消息有三種服務質量（QoS）：             （1）最多一次，這一級別會發生消息丟失或重複，消息發佈依賴於底層TCP/IP網絡。即<=1             （2）至多一次，這一級別會確保消息到達，但消息可能會重複。即>=1             （3）只有一次，確保消息只有一次到達。即＝1。在一些要求比較嚴格的計費系統中，可使用此級別。         4.數據傳輸和協議交換的最小化（協議頭部只有2字節），以減小網絡流量         5.通知機制，異常中斷時通知傳輸雙方。 MQTT協議原理

 實現MQTT協議須要：客戶端和服務器端。

    MQTT協議中有三種身份：發佈者（Publish）、代理（Broker）、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。

   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），Payload能夠理解爲消息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容。

    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。   

  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。

    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。     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。

    負載（Payload）：消息訂閱者所具體接收的內容。 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。

    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：接受來自客戶的網絡鏈接、接受客戶發佈的應用信息、處理來自客戶端的訂閱和退訂請求、向訂閱的客戶轉發應用程序消息。

  MQTT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：發佈其餘客戶端可能會訂閱的信息、訂閱其它客戶端發佈的消息、退訂或刪除應用程序的消息、斷開與服務器鏈接。 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。         Connect，等待與服務器創建鏈接。         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。         Subscribe，等待完成訂閱。UnSubscribe，等待服務器取消客戶端的一個或多個topics訂閱。         Publish，MQTT客戶端發送消息請求，發送完成後返回應用程序線程。