浅谈物联网开发最热协议—MQTT协议

MQTT 全称为 Message Queuing Telemetry Transport(消息队列遥测传输)是一种基于发布/订阅范式的“轻量级”消息协议，由 IBM 发布。

Hello，大家好，我是灰小猿！

最近在在物联网相关项目的开发的时候，有用到物联网常用的通信协议--MQTT协议，刚开始对这一块的知识并不是很了解，所以在这里一边学习一边记录，有不合理的地方还希望能多多指正。

MQTT是什么？

MQTT协议全称是（Message Queuing Telemetry Transport），即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，并且该协议构建于TCP/IP协议之上，我们知道TCP协议本身就具有高可靠性的特点，因此基于其上的MQTT协议同样也是具有高可靠、低开销的特点，之所以低开销，是以为MQTT协议传输的最小的报文也只有两个字节。

什么是发布/订阅？

我们在上面说到，MQTT协议是一种基于发布/订阅模式的轻量级通讯协议，那么什么是订阅和发布呢？

订阅&发布

订阅包含一个主题过滤器（Topic Filter）和一个最大的服务质量（Qos）等级，订阅与单个会话（Session）关联，会话可以包含多于一个的订阅，会话的每一个订阅都有一个不同的主题过滤器。

我们拿抖音平台来举个例子，我们每一个用户就都是一个客户端，而抖音就是MQTT协议中的服务器，当我们（用户一）关注某一个用户（用户二）时，这样一个关注的行为就可以理解为订阅；同时用户二也可以关注你，那么这就是相互订阅。当用户二发布作品的时候，这个作品是发布到了抖音平台，也就是我们现在的服务器，这个过程就是消息的发布。

在这里需要注意的是：用户二（客户端）发布的消息并不是直接发布给了用户一，而是发布到了抖音平台（服务器），由于用户一订阅了用户二的消息，所以抖音平台（服务器）就会向用户一推送。这就是MQTT协议订阅&发布的一个简单比喻。

MQTT属于哪一层协议？

MQTT协议是构建于TCP/IP协议之上的，同时TCP/IP参考模型可以分为四层：

应用层 传输层 网络层 链路层

而MQTT协议运行于TCP协议之上，属于应用层协议，因此只要是支持TCP/IP协议栈的地方，都可以使用MQTT协议。

MQTT协议通信模型

MQTT协议是基于<客户端-服务器>模型设计的，

主要有三种身份：发布者（publisher）、服务器（broker）、订阅者（subscriber）

同时“发布者”和“订阅者”均属于客户端的范畴。

消息主题

主题（Topic）：是附加在消息上的一个标签，该标签与服务器中的所有订阅相匹配，服务器会将消息转发给与标签相匹配的每个客户端（订阅者）。

在这里主题（Topic）就可以理解为你抖音用户的“网名”，只有我们订阅了该“网名”，才能通过服务器进行数据的交互，所以在这里我们就可以将服务器理解为一个“中转枢纽”，用户一将“作品”（消息）发布到这个“中转枢纽”（服务器），之后服务器再将该作品推送给订阅了该用户一的粉丝用户二。

主题过滤器（Topic Filter）：订阅中包含的一个表达式，用于表示相关的一个或多个主题，主题过滤器可以使用通配符。在这里我的理解就是存放订阅的主题的一个集合，集合中有该主题则推送消息给客户端，没有则不会推送。

服务质量定义

1. QoS0：最多发送一次消息
2. QoS1：最少发送一次消息（消息最少需要送达一次，也有可能送达多次）
3. QoS2：最高等级的服务质量，有且只有一次

MQTT客户端的功能

1. 发布消息给其它相关客户端
2. 订阅主题请求接收相关的应用消息
3. 取消订阅主题请求移除接收应用消息
4. 从服务器终止连接

MQTT服务器的功能

1. 接受来自客户端的网络连接请求
2. 接受客户端发布的应用消息
3. 处理客户端的订阅和取消订阅请求
4. 转发应用消息给符合条件的已订阅客户端（包括发布者自身）

MQTT协议会话

客户端与服务器之间的状态交互

一些会话的持续时长与网络连接一样，另一些可以在客户端和服务端的多个连续网络连接之间扩展。

MQTT协议的报文详情

好了，关于MQTT协议的这些基本概念就先分享这些。有错误的地方还希望大佬能够批评改正，之后关于MQTT的相关学习也会再继续更新。

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