1 MQTT协议实现方式
实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成,在通讯过程中,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(payload)两部分:
- Topic,可以理解为消息的类型,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload);
- payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容。
2 网络传输与应用消息
MQTT会构建底层网络传输:它将建立客户端到服务器的连接,提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。
当应用数据通过MQTT网络发送时,MQTT会把与之相关的服务质量(QoS)和主题名(Topic)相关连。
3 MQTT客户端
一个使用MQTT协议的应用程序或者设备,它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以:
- 发布其他客户端可能会订阅的信息;
- 订阅其它客户端发布的消息;
- 退订或删除应用程序的消息;
- 断开与服务器连接。
4 MQTT服务器端
MQTT服务器以称为"消息代理"(Broker),可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间,它可以:
- 接受来自客户的网络连接;
- 接受客户发布的应用信息;
- 处理来自客户端的订阅和退订请求;
- 向订阅的客户转发应用程序消息。
5 发布/订阅、主题、会话
MQTT 是基于 发布(Publish)/订阅(Subscribe) 模式来进行通信及数据交换的,与 HTTP 的 请求(Request)/应答(Response) 的模式有本质的不同。
订阅者(Subscriber) 会向 消息服务器(Broker) 订阅一个 主题(Topic) 。成功订阅后,消息服务器会将该主题下的消息转发给所有的订阅者。
主题(Topic)以 ‘/’ 为分隔符区分不同的层级。包含通配符 ‘+’ 或 ‘#’ 的主题又称为 主题过滤器(Topic Filters); 不含通配符的称为 主题名(Topic Names) 例如:
chat/room/1
sensor/10/temperature
sensor/+/temperature
$SYS/broker/metrics/packets/received
$SYS/broker/metrics/#
'+': 表示通配一个层级,例如a/+,匹配a/x, a/y
'#': 表示通配多个层级,例如a/#,匹配a/x, a/b/c/d
注: ‘+’ 通配一个层级,’#’ 通配多个层级(必须在末尾)。
发布者(Publisher) 只能向 ‘主题名’ 发布消息,订阅者(Subscriber) 则可以通过订阅 ‘主题过滤器’ 来通配多个主题名称。
会话(Session)
每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话,客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间,也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。
6 MQTT协议中的方法
MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作),来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据,这取决于服务器的实现。通常来说,资源指服务器上的文件或输出。主要方法有:
(1)CONNECT:客户端连接到服务器
(2)CONNACK:连接确认
(3)PUBLISH:发布消息
(4)PUBACK:发布确认
(5)PUBREC:发布的消息已接收
(6)PUBREL:发布的消息已释放
(7)PUBCOMP:发布完成
(8)SUBSCRIBE:订阅请求
(9)SUBACK:订阅确认
(10)UNSUBSCRIBE:取消订阅
(11)UNSUBACK:取消订阅确认
(12)PINGREQ:客户端发送心跳
(13)PINGRESP:服务端心跳响应
(14)DISCONNECT:断开连接
(15)AUTH:认证