MQTT协议

    MQTT官网:

    MQTT V3.1.1协议规范: http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/os/mqtt-v3.1.1-os.html

    特点

    1. 开放消息协议，简单易实现

    2. 发布订阅模式，一对多消息发布

    3. 基于TCP/IP网络连接

    4. 1字节固定报头，2字节心跳报文，报文结构紧凑

    5. 消息QoS支持，可靠传输保证

    应用

    MQTT协议广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等领域。

    1. 物联网M2M通信，物联网大数据采集

    2. 移动即时消息，例如Facebook Messenger

    3. 智能硬件、智能家具、智能电器

    4. 车联网通信，电动车站桩采集

    5. 智慧城市、远程医疗、远程教育

    6. 电力、石油与能源等行业市场

    MQTT基于主题(Topic)消息路由

    MQTT协议基于主题(Topic)进行消息路由，主题(Topic)类似URL路径，例如:

    主题(Topic)通过’/’分割层级，支持’+’, ‘#’通配符:

    订阅者与发布者之间通过主题路由消息进行通信，例如采用mosquitto命令行发布订阅消息:

    Note

    订阅者可以订阅含通配符主题，但发布者不允许向含通配符主题发布消息。

    MQTT V3.1.1协议报文

    报文结构

    报文类型

    PUBLISH发布消息

    PUBLISH报文承载客户端与服务器间双向的发布消息。 PUBACK报文用于接收端确认QoS1报文，PUBREC/PUBREL/PUBCOMP报文用于QoS2消息流程。

    PINGREQ/PINGRESP心跳

    客户端在无报文发送时，按保活周期(KeepAlive)定时向服务端发送PINGREQ心跳报文，服务端响应PINGRESP报文。PINGREQ/PINGRESP报文均2个字节。

    MQTT发布消息QoS保证不是端到端的，是客户端与服务器之间的。订阅者收到MQTT消息的QoS级别，最终取决于发布消息的QoS和主题订阅的QoS。

    Qos1消息发布订阅

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    Qos2消息发布订阅

    MQTT会话(Clean Session)

    MQTT客户端向服务器发起CONNECT请求时，可以通过’Clean Session’标志设置会话。

    ‘Clean Session’设置为0，表示创建一个持久会话，在客户端断开连接时，会话仍然保持并保存离线消息，直到会话超时注销。

    ‘Clean Session’设置为1，表示创建一个新的临时会话，在客户端断开时，会话自动销毁。

    MQTT连接保活心跳

    MQTT客户端向服务器发起CONNECT请求时，通过KeepAlive参数设置保活周期。

    客户端在无报文发送时，按KeepAlive周期定时发送2字节的PINGREQ心跳报文，服务端收到PINGREQ报文后，回复2字节的PINGRESP报文。

    服务端在1.5个心跳周期内，既没有收到客户端发布订阅报文，也没有收到PINGREQ心跳报文时，主动心跳超时断开客户端TCP连接。

    Note

    emqttd消息服务器默认按最长2.5心跳周期超时设计。

    MQTT客户端向服务器端CONNECT请求时，可以设置是否发送遗愿消息(Will Message)标志，和遗愿消息主题(Topic)与内容(Payload)。

    MQTT客户端异常下线时(客户端断开前未向服务器发送DISCONNECT消息)，MQTT消息服务器会发布遗愿消息。

    MQTT保留消息(Retained Message)

    MQTT客户端向服务器发布(PUBLISH)消息时，可以设置保留消息(Retained Message)标志。保留消息(Retained Message)会驻留在消息服务器，后来的订阅者订阅主题时仍可以接收该消息。

    例如mosquitto命令行发布一条保留消息到主题’a/b/c’:

    之后连接上来的MQTT客户端订阅主题’a/b/c’时候，仍可收到该消息:

    保留消息(Retained Message)有两种清除方式:

    1. 客户端向有保留消息的主题发布一个空消息:

    2. 消息服务器设置保留消息的超期时间。

    MQTT WebSocket连接

    MQTT协议除支持TCP传输层外，还支持WebSocket作为传输层。通过WebSocket浏览器可以直连MQTT消息服务器，发布订阅模式与其他MQTT客户端通信。

    MQTT协议的WebSocket连接，必须采用binary模式，并携带子协议Header:

    emqtt客户端库

    emqtt项目组:

    Paho官网: http://www.eclipse.org/paho/

    mqtt.org官网客户端库

    mqtt.org:

    MQTT与XMPP协议对比

    MQTT协议设计简单轻量、路由灵活，将在移动互联网物联网消息领域，全面取代PC时代的XMPP协议:

    1. MQTT协议一个字节固定报头，两个字节心跳报文，报文体积小编解码容易。XMPP协议基于繁重的XML，报文体积大且交互繁琐。

    2. MQTT协议基于主题(Topic)发布订阅模式消息路由，相比XMPP基于JID的点对点消息路由更为灵活。

    3. MQTT协议未定义报文内容格式，可以承载JSON、二进制等不同类型报文。XMPP协议采用XML承载报文，二进制必须Base64编码等处理。