目录
1.1 MQTT 特点
1.2 MQTT实现原理
1.3 术语
相关链接
MQTT是一种基于 发布/订阅 模式的 轻量级 通信协议,由IBM于1999年发布。MQTT专门针对 物联网设备 开发,是一种 低开销、低带宽占用的即时通讯协议。该协议构建于 TCP/IP 协议上,旨在为低带宽和不稳定网络环境中的物联网设备,提供可靠的网络服务。它的设计思想是简单、开放、规范,易于实现,这些特点使其非常适合 机器间通信(M2M)、物联网(IoT)等场景。
以下内容,部分摘自于MQTT3.1.1。完整中文译文:MQTT3.1.1 中文协议文档
1.1 MQTT 特点
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议)是一个客户端 - 服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范,易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择,包括受限的环境如:机器与机器的通信(M2M)以及物联网环境(IoT),这些场景要求很小的代码封装或者网络带宽非常昂贵。
本协议运行在TCP/IP,或其它提供了有序、可靠、双向连接的网络连接上。它有以下特点:
- 使用发布/订阅消息模式,提供了一对多的消息分发和应用之间的解耦。
- 消息传输不需要知道负载内容。
- 提供三种等级的服务质量:
- “最多一次”,尽操作环境所能提供的最大努力分发消息。消息可能会丢失。例如,这个等级可用于环境传感器数据,单次的数据丢失没关系,因为不久之后会再次发送。
- “至少一次”,保证消息可以到达,但是可能会重复。
- “仅一次”,保证消息只到达一次。例如,这个等级可用在一个计费系统中,这里如果消息重复或丢失会导致不正确的收费。
- 很小的传输消耗和协议数据交换,最大限度减少网络流量。
- 异常连接断开发生时,能通知到相关各方。
1.2 MQTT实现原理
IOT传感器的 MQTT发布和订阅模型
- 实现MQTT协议需要 客户端 和 服务器端 通讯完成。
- 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/载荷(payload)两部分:
- Topic:消息的类型/主题,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload)。
- payload:消息的内容,指订阅者需要的具体内容。
类比博客体系中关注的博主(Topic),一旦博主有更新,博客系统(Broker)会将内容(payload)自动推送到我的消息中。而我可以随时关注/取关博主(Topic)。并且我在关注他人的同时,我也可以写博客,其他人也可以关注我。我与博主之间没有明显的分级关系。
1.3 术语
网络连接(Network Connection):MQTT使用的底层传输协议基础设施。
- 客户端使用它连接服务端。
- 它提供有序的、可靠的、双向字节流传输。
应用消息(Application Message): MQTT协议通过网络传输应用数据。应用消息通过MQTT传输时,它们有关联的服务质量(QoS)和主题(Topic)。
客户端(Client):使用MQTT的程序或设备。客户端总是通过网络连接到服务端。它可以
- 发布应用消息给其它相关的客户端。.
- 订阅以请求接受相关的应用消息
- 取消订阅以移除接受应用消息的请求。
- 从服务端断开连接。
服务端(Server): 一个程序或设备,作为发送消息的客户端和请求订阅的客户端之间的中介。服务端
- 接受来自客户端的网络连接
- 接受客户端发布的应用消息
- 处理客户端的订阅和取消订阅请求。
- 转发应用消息给符合条件的客户端订阅。
订阅(Subscription): 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。会话的每个订阅都有一个不同的主题过滤器。
主题名(Topic Name): 附加在应用消息上的一个标签,服务端已知且与订阅匹配。服务端发送应用消息的一个副本给每一个匹配的客户端订阅。
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。
会话(Session): 客户端和服务端之间的状态交互。一些会话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间扩展。
控制报文(MQTT Control Packet): 通过网络连接发送的信息数据包。MQTT规范定义了十四种不同类型的控制报文,其中一个(PUBLISH报文)用于传输应用消息。
相关链接
MQTT 协议原文:MQTT 3.1.1英文原文
MQTT 中文网:MQTT 3.1.1 中文网
MQTT 协议译文:MQTT3.1.1 中文协议文档
目前各大服务器应用主流版本为 MQTT 3.1.1。
MQTT 协议详解:MQTT 协议详解
MQTT 报文帧格式详解:MQTT 报文帧格式详解
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