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一、MQTT概述
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，音訊行列遙測(cè)傳輸協(xié)議)，是一種根據(jù)發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式的“輕量級(jí)”通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大長(zhǎng)處在于，能夠以很少的代碼和有限的帶寬，為銜接遠(yuǎn)程設(shè)備供給實(shí)時(shí)可靠的音訊效勞。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。
MQTT是一個(gè)根據(jù)客戶端-效勞器的音訊發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)略、敞開和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。在很多狀況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器(M2M)通訊和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。其在，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星鏈路通訊傳感器、偶然撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛運(yùn)用。
2014年發(fā)布的MQTT v3.1.1是當(dāng)前MQTT協(xié)議的最新版本。除標(biāo)準(zhǔn)版外，還有一個(gè)簡(jiǎn)化版MQTT-SN，該協(xié)議首要針對(duì)嵌入式設(shè)備，這些設(shè)備一般作業(yè)于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，如：ZigBee。
二、MQTT規(guī)劃準(zhǔn)則
由于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境是非常特別的，所以MQTT遵循以下規(guī)劃準(zhǔn)則：
(1)精簡(jiǎn)，不增加可有可無(wú)的功用;
(2)發(fā)布/訂閱(Pub/Sub)模式，便利音訊在傳感器之間傳遞;
(3)允許用戶動(dòng)態(tài)創(chuàng)立主題，零運(yùn)維成本;
(4)把傳輸量降到最低以提高傳輸功率;
(5)把低帶寬、高延遲、不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)等因素考慮在內(nèi);
(6)支撐接連的會(huì)話控制;
(7)理解客戶端計(jì)算才能或許很低;
(8)供給效勞質(zhì)量管理; (9)假設(shè)數(shù)據(jù)不可知，不強(qiáng)求傳輸數(shù)據(jù)的類型與格局，保持靈活性。
三、MQTT特性
MQTT協(xié)議作業(yè)在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而規(guī)劃的協(xié)議，它具有以下首要的幾項(xiàng)特性：
(1)運(yùn)用發(fā)布/訂閱音訊模式，供給一對(duì)多的音訊發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合。
這一點(diǎn)很類似于XMPP，可是MQTT的信息冗余遠(yuǎn)小于XMPP，,由于XMPP運(yùn)用XML格局文原本傳遞數(shù)據(jù)。
(2)對(duì)負(fù)載內(nèi)容屏蔽的音訊傳輸。
(3)運(yùn)用TCP/IP供給網(wǎng)絡(luò)銜接。
主流的MQTT是根據(jù)TCP銜接進(jìn)行數(shù)據(jù)推送的，可是同樣有根據(jù)UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于根據(jù)不同的銜接辦法，優(yōu)缺點(diǎn)自然也就各有不同了。
(4)有三種音訊發(fā)布效勞質(zhì)量：
“至多一次”，音訊發(fā)布徹底依靠底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)作音訊丟掉或重復(fù)。這一等級(jí)可用于如下狀況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟掉一次讀記錄無(wú)所謂，由于不久后還會(huì)有第2次發(fā)送。這一種辦法首要普通APP的推送，倘若你的智能設(shè)備在音訊推送時(shí)未聯(lián)網(wǎng)，推送過(guò)去沒收到，再次聯(lián)網(wǎng)也就收不到了。
“至少一次”，保證音訊到達(dá)，但音訊重復(fù)或許會(huì)發(fā)作。
“只要一次”，保證音訊到達(dá)一次。在一些要求比較嚴(yán)格的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，能夠運(yùn)用此等級(jí)。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，音訊重復(fù)或丟掉會(huì)導(dǎo)致不正確的成果。這種最高質(zhì)量的音訊發(fā)布效勞還能夠用于即時(shí)通訊類的APP的推送，保證用戶收到且只會(huì)收到一次。
(5)小型傳輸，開銷很小(固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié))，協(xié)議交流最小化，以下降網(wǎng)絡(luò)流量。
這便是為什么在介紹里說(shuō)它非常適合“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與效勞器的通訊，信息的收集”，要知道嵌入式設(shè)備的運(yùn)算才能和帶寬都相對(duì)單薄，運(yùn)用這種協(xié)議來(lái)傳遞音訊再適合不過(guò)了。
(6)運(yùn)用Last Will和Testament特性通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。
Last Will：即遺言機(jī)制，用于通知同一主題下的其他設(shè)備發(fā)送遺言的設(shè)備已經(jīng)斷開了銜接。
Testament：遺言機(jī)制，功用類似于Last Will。
四、MQTT協(xié)議原理
4.1 MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)辦法
實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議需求客戶端和效勞器端通訊完成，在通訊過(guò)程中，MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者(Publish)、署理(Broker)(效勞器)、訂閱者(Subscribe)。其中，音訊的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，音訊署理是效勞器，音訊發(fā)布者能夠同時(shí)是訂閱者。
MQTT傳輸?shù)囊粲嵎譃椋褐黝}(Topic)和負(fù)載(payload)兩部分：
(1)Topic，能夠理解為音訊的類型，訂閱者訂閱(Subscribe)后，就會(huì)收到該主題的音訊內(nèi)容(payload);
(2)payload，能夠理解為音訊的內(nèi)容，是指訂閱者具體要運(yùn)用的內(nèi)容。
4.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸與應(yīng)用音訊
MQTT會(huì)構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸：它將樹立客戶端到效勞器的銜接，供給兩者之間的一個(gè)有序的、無(wú)損的、根據(jù)字節(jié)省的雙向傳輸。
當(dāng)應(yīng)用數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MQTT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)，MQTT會(huì)把與之相關(guān)的效勞質(zhì)量(QoS)和主落款(Topic)相干系。
4.3MQTT客戶端
一個(gè)運(yùn)用MQTT協(xié)議的應(yīng)用程序或許設(shè)備，它總是樹立到效勞器的網(wǎng)絡(luò)銜接。客戶端能夠：
(1)發(fā)布其他客戶端或許會(huì)訂閱的信息;
(2)訂閱其它客戶端發(fā)布的音訊;
(3)退訂或刪除應(yīng)用程序的音訊;
(4)斷開與效勞器銜接。
4.4 MQTT效勞器
MQTT效勞器以稱為“音訊署理”(Broker)，可所以一個(gè)應(yīng)用程序或一臺(tái)設(shè)備。它是坐落音訊發(fā)布者和訂閱者之間，它能夠：
(1)接受來(lái)自客戶的網(wǎng)絡(luò)銜接;
(2)接受客戶發(fā)布的應(yīng)用信息;
(3)處理來(lái)自客戶端的訂閱和退訂請(qǐng)求; (4)向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序音訊。
4.5 MQTT協(xié)議中的訂閱、主題、會(huì)話
（1）訂閱(Subscription)
訂閱包括主題挑選器(Topic Filter)和最大效勞質(zhì)量(QoS)。訂閱會(huì)與一個(gè)會(huì)話(Session)相關(guān)。一個(gè)會(huì)話能夠包括多個(gè)訂閱。每一個(gè)會(huì)話中的每個(gè)訂閱都有一個(gè)不同的主題挑選器。
（2）會(huì)話(Session)
每個(gè)客戶端與效勞器樹立銜接后便是一個(gè)會(huì)話，客戶端和效勞器之間有狀況交互。會(huì)話存在于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間，也或許在客戶端和效勞器之間跨過(guò)多個(gè)接連的網(wǎng)絡(luò)銜接。
（3）主落款(Topic Name)
銜接到一個(gè)應(yīng)用程序音訊的標(biāo)簽，該標(biāo)簽與效勞器的訂閱相匹配。效勞器會(huì)將音訊發(fā)送給訂閱所匹配標(biāo)簽的每個(gè)客戶端。
（4）主題挑選器(Topic Filter)
一個(gè)對(duì)主落款通配符挑選器，在訂閱表達(dá)式中運(yùn)用，表明訂閱所匹配到的多個(gè)主題。
（5）負(fù)載(Payload) 音訊訂閱者所具體接收的內(nèi)容。
4.6 MQTT協(xié)議中的辦法
MQTT協(xié)議中界說(shuō)了一些辦法(也被稱為動(dòng)作)，來(lái)于表明對(duì)確定資源所進(jìn)行操作。這個(gè)資源能夠代表預(yù)先存在的數(shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)，這取決于效勞器的實(shí)現(xiàn)。通常來(lái)說(shuō)，資源指效勞器上的文件或輸出。首要辦法有：
1)Connect。等待與效勞器樹立銜接。
2)Disconnect。等待MQTT客戶端完成所做的作業(yè)，并與效勞器斷開TCP/IP會(huì)話。
3)Subscribe。等待完成訂閱。
4)UnSubscribe。等待效勞器撤銷客戶端的一個(gè)或多個(gè)topics訂閱。
5)Publish。MQTT客戶端發(fā)送音訊請(qǐng)求，發(fā)送完成后返回應(yīng)用程序線程。
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