MQTT协议简要介绍

时间:2014-11-20 点击:统计中..

MQTT - MQ Telemetry Transport


  • 轻量级的 machine-to-machine 通信协议。
  • publish/subscribe模式。
  • 基于TCP/IP。
  • 支持QoS。
  • 适合于低带宽、不可靠连接、嵌入式设备、CPU内存资源紧张。
  • 是一种比较不错的Android消息推送方案。
  • FacebookMessenger采用了MQTT。
  • MQTT有可能成为物联网的重要协议。
MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:
1、使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合;
2、对负载内容屏蔽的消息传输;
3、使用 TCP/IP 提供网络连接;
4、有三种消息发布服务质量:
    • “至多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。
    • “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
    • “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。
5、小型传输,开销很小(固定长度的头部是 2 字节),协议交换最小化,以降低网络流量;
6、使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制

消息体

 
 
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
byte 1 Message Type DUP flag QoS level RETAIN
byte 2 Remaining Length
 

MessageType

Mnemonic Enumeration Description
Reserved 0 Reserved
CONNECT 1 Client request to connect to Server
CONNACK 2 Connect Acknowledgment
PUBLISH 3 Publish message
PUBACK 4 Publish Acknowledgment
PUBREC 5 Publish Received (assured delivery part 1)
PUBREL 6 Publish Release (assured delivery part 2)
PUBCOMP 7 Publish Complete (assured delivery part 3)
SUBSCRIBE 8 Client Subscribe request
SUBACK 9 Subscribe Acknowledgment
UNSUBSCRIBE 10 Client Unsubscribe request
UNSUBACK 11 Unsubscribe Acknowledgment
PINGREQ 12 PING Request
PINGRESP 13 PING Response
DISCONNECT 14 Client is Disconnecting
Reserved 15 Reserved
 
CONNECT
TCP连接建立完毕后,Client向Server发出一个Request。
如果一段时间内接收不到Server的Response,则关闭socket,重新建立一个session连接。
如果一个ClientID已经与服务器连接,则持有同样ClientID的旧有连接必须由服务器关闭后,新建立才能建立。
 
CONNACK
Server发出Response响应。
0x00 Connection Accepted
0x01 Connection Refused: unacceptable protocol version
0x02 Connection Refused: identifier rejected
0x03 Connection Refused: server unavailable
0x04 Connection Refused: bad user name or password
0x05 Connection Refused: not authorized
 
PUBLISH 发布消息
Client/Servier均可以进行PUBLISH。
publish message 应该包含一个TopicName(Subject/Channel),即订阅关键词。
 
关于Topic通配符
/:用来表示层次,比如a/b,a/b/c。
#:表示匹配>=0个层次,比如a/#就匹配a/,a/b,a/b/c。
单独的一个#表示匹配所有。
不允许 a#和a/#/c。
+:表示匹配一个层次,例如a/+匹配a/b,a/c,不匹配a/b/c。
单独的一个+是允许的,a+不允许,a/+/b不允许
 
PUBACK 发布消息后的确认
QoS=1时,Server向Client发布该确认(Client收到确认后删除),订阅者向Server发布确认。
 
PUBREC / PUBREL / PUBCOMP
QoS=2时
1. Server->Client发布PUBREC(已收到);
2. Client->Server发布PUBREL(已释放);
3. Server->Client发布PUBCOMP(已完成),Client删除msg;
订阅者也会向Server发布类似过程确认。
 
PINGREQ / PINGRES 心跳
Client有责任发送KeepAliveTime时长告诉给Server。在一个时长内,发送PINGREQ,Server发送PINGRES确认。
Server在1.5个时长内未收到PINGREQ,就断开连接。
Client在1个时长内未收到PINGRES,断开连接。
一般来说,时长设置为几个分钟。最大18hours,0表示一直未断开。
 
 

QoS

 
QoS value bit 2 bit 1 Description
0 0 0 At most once Fire and Forget <=1
1 0 1 At least once Acknowledged delivery >=1
2 1 0 Exactly once Assured delivery =1
3 1 1 Reserved
QoS=0:最多一次,有可能重复或丢失。
 
QoS=1:至少一次,有可能重复。
Client[Qos=1,DUP=0/*重复次数*/,MessageId=x] --->PUBLISH--> Server收到后,存储Message,发布,删除,向Client回发PUBACK
Client收到PUBACK后,删除Message;如果未收到PUBACK,设置DUP++,重新发送,Server端重新发布,所以有可能重复发送消息。
 
QoS=2:只有一次,确保消息只到达一次(用于比较严格的计费系统)。
 
 

Clean Session

 
如果为false(flag=0),Client断开连接后,Server应该保存Client的订阅信息。
如果为true(flag=1),表示Server应该立刻丢弃任何会话状态信息。

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