我們之前已經(jīng)說(shuō)了這個(gè)SSL 和 TCP/IP 協(xié)議了，我們今天就來(lái)詳細(xì)的說(shuō)說(shuō)這個(gè) MQTT 協(xié)議，因?yàn)楹芏嘞F(xiàn)在都是支持 MQTT 協(xié)議的，比如 RabbitMQ ，還有 Kafka 等，今天我們就來(lái)詳細(xì)的介紹 MQTT 協(xié)議到底是個(gè)什么。

什么是MQTT協(xié)議

MQTT協(xié)議是一種消息列隊(duì)傳輸協(xié)議，采用訂閱、發(fā)布機(jī)制，訂閱者只接收自己已經(jīng)訂閱的數(shù)據(jù)，非訂閱數(shù)據(jù)則不接收，既保證了必要的數(shù)據(jù)的交換，又避免了無(wú)效數(shù)據(jù)造成的儲(chǔ)存與處理。因此在在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與服務(wù)器的通信，信息的收集中得到廣泛的應(yīng)用。

既然是協(xié)議，那么如果對(duì)比 TCP/IP協(xié)議的話，它位于分層中的哪一層呢？

之前阿粉就說(shuō)了 TCP/IP 參考模型可以分為四層：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP和UDP位于運(yùn)輸層，應(yīng)用層常見的協(xié)議有HTTP、FTP、SSH等。而 MQTT 協(xié)議運(yùn)行于 TCP 之上，屬于應(yīng)用層協(xié)議，因此只要是支持TCP/IP協(xié)議棧的地方，都可以使用MQTT。

MQTT協(xié)議主要特性

1）開放消息協(xié)議，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。

2）使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合。

3）對(duì)負(fù)載（協(xié)議攜帶的應(yīng)用數(shù)據(jù)）內(nèi)容屏蔽的消息傳輸。

4）基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接,提供有序，無(wú)損，雙向連接。

主流的MQTT是基于TCP連接進(jìn)行數(shù)據(jù)推送的，但是同樣有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于基于不同的連接方式，優(yōu)缺點(diǎn)自然也就各有不同了。

5）消息服務(wù)質(zhì)量（QoS）支持，可靠傳輸保證；有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：

QoS0："至多一次"，消息發(fā)布完全依賴底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級(jí)別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄無(wú)所謂，因?yàn)椴痪煤筮€會(huì)有第二次發(fā)送。這一種方式主要普通App的推送，倘若你的智能設(shè)備在消息推送時(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。

QoS1："至少一次"，確保消息到達(dá)，但消息重復(fù)可能會(huì)發(fā)生。

QoS2："只有一次"，確保消息到達(dá)一次。在一些要求比較嚴(yán)格的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，可以使用此級(jí)別。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟失會(huì)導(dǎo)致不正確的結(jié)果。這種最高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以用于即時(shí)通訊類的APP的推送，確保用戶收到且只會(huì)收到一次。

這個(gè) Qos0 是個(gè)什么意思呢？就是如果使用了這個(gè) Qos0 的配置作為發(fā)布質(zhì)量，我們以客戶端和服務(wù)器為例，那就是客戶端發(fā)了一個(gè)消息給服務(wù)端，這時(shí)候服務(wù)端沒有接收到，而配置是 "至多一次",這時(shí)候，相同的消息，客戶端就不會(huì)再繼續(xù)給服務(wù)端發(fā)送了，我管你收沒收到，我配置的就是最多一次.

同理，QoS1 是至少一次，也就是說(shuō)，客戶端給服務(wù)端發(fā)送消息的時(shí)候，如果沒有保證消息到達(dá)，這時(shí)候可能會(huì)繼續(xù)發(fā)送，我才不管我發(fā)幾次，只要你沒有給我說(shuō)你收到消息，那我就發(fā)！

而 QoS2 相對(duì)來(lái)說(shuō)就是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧耍瑸槭裁催@么說(shuō)，這就相當(dāng)于客戶端給服務(wù)端發(fā)送消息，這時(shí)候，要求保證客戶端發(fā)了一次，而服務(wù)端收到一次，這樣才是相當(dāng)于只有一次的概念。

6)小型傳輸，開銷很小（固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié)），協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。

這就是為什么在介紹里說(shuō)它非常適合"在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與服務(wù)器的通信，信息的收集"，要知道嵌入式設(shè)備的運(yùn)算能力和帶寬都相對(duì)薄弱，使用這種協(xié)議來(lái)傳遞消息再適合不過(guò)了。

MQTT 報(bào)文

固定報(bào)頭（fixed header）所有報(bào)文都包含
可變報(bào)頭（variable header）部分報(bào)文包含
荷載（payload）部分報(bào)文包含

固定報(bào)頭格式如下

固定報(bào)頭的0-3位為標(biāo)志位，第一字節(jié)的4-7位的值指定了報(bào)文類型。

報(bào)文類型值描述CONNECT1客戶端向代理發(fā)起連接請(qǐng)求CONNACK2連接確認(rèn)PUBLISH3發(fā)布消息PUBACK4發(fā)布確認(rèn)PUBREC5發(fā)布收到（QoS2）PUBREL6發(fā)布釋放（QoS2）PUBCOMP7發(fā)布完成（QoS2）SUBSCRIBE8客戶端向代理發(fā)起訂閱請(qǐng)求SUBACK9訂閱確認(rèn)UNSUBSCRIBE10取消訂閱UNSUBACK11取消訂閱確認(rèn)PINGREQ12PING請(qǐng)求PINGRESP13PING響應(yīng)DISCONNECT14斷開連接

實(shí)際上這些類型也是 MQTT協(xié)議中定義的一些方法（也被稱為動(dòng)作），來(lái)于表示對(duì)確定資源所進(jìn)行操作。這個(gè)資源可以代表預(yù)先存在的數(shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)，這取決于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)。通常來(lái)說(shuō)，資源指服務(wù)器上的文件或輸出。

MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式

實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議需要客戶端和服務(wù)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）、代理（Broker）（服務(wù)器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務(wù)器，消息發(fā)布者可以同時(shí)是訂閱者。

MQTT傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（Topic）和負(fù)載（payload）兩部分：

1）Topic，可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會(huì)收到該主題的消息內(nèi)容（payload）

2）payload，可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容（限制大小）。

MQTT 基于訂閱與發(fā)布的消息模型

MQTT 消息發(fā)送與接收的流程：

ClientA 鏈接到 Broker；
ClientB 鏈接到 Broker，并訂閱主題 Topic1；
ClientA 發(fā)送給 Broker 一條消息，主題為 Topic1；
Broker 收到 ClientA 的消息，發(fā)現(xiàn) ClientB 訂閱了 Topic1，而后將消息轉(zhuǎn)發(fā)到 ClientB；
ClientB 從 Broker 接收到該消息。

和傳統(tǒng)的隊(duì)列有點(diǎn)不一樣，若是 ClientB 在 ClientA 發(fā)布消息以后再訂閱 Topic1，ClientB 不會(huì)收到該條消息。

關(guān)于 MQTT 的基礎(chǔ)，阿粉就了解了這么多了，等以后阿粉學(xué)習(xí)新的關(guān)于 MQTT 的，阿粉再繼續(xù)分享給大家。