MQTT 全稱為 Message Queuing Telemetry Transport(消息隊列遙測傳輸)是一種基於發布/訂閱范式的“輕量級”消息協議。該協議構建於TCP/IP協議上。
MQTT協議是輕量、簡單、開放和易於實現的,這些特點使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下,包括受限的環境中,如:機器與機器(M2M)通信和物聯網(IoT)。
其在,通過衛星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛使用。
1、使用發布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發布,解除應用程序耦合。該協議需要客戶端和服務端,而協議中主要有三種身份:發布者(Publisher)、代理(Broker,服務器)、訂閱者(Subscriber)。其中,消息的發布者和訂閱者都是客戶端,消息代理是服務器,而消息發布者可以同時是訂閱者,實現了生產者與消費者的脫耦;
2、對負載內容屏蔽的消息傳輸;
3、使用 TCP/IP 提供網絡連接;
4、有三種消息發布服務質量:
“至多一次”,消息發布完全依賴底層 TCP/IP 網絡。會發生消息丟失或重復。這一級別可用於如下情況,環境傳感器數據,丟失一次讀記錄無所謂,因為不久后還會有第二次發送。
“至少一次”,確保消息到達,但消息重復可能會發生。
“只有一次”,確保消息到達一次。這一級別可用於如下情況,在計費系統中,消息重復或丟失會導致不正確的結果。
5、小型傳輸,開銷很小(固定長度的頭部是 2 字節),協議交換最小化,以降低網絡流量;
6、使用 Last Will 和 Testament 特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。
MQTT傳輸的消息分為主題(Topic,可理解為消息的類型,訂閱者訂閱后,就會收到該主題的消息內容(payload))和負載(payload,可以理解為消息的內容)兩部分。
實現MQTT協議需要客戶端和服務器端通訊完成,在通訊過程中,MQTT協議中有三種身份:發布者(Publish)、代理(Broker)(服務器)、訂閱者(Subscribe)。其中,消息的發布者和訂閱者都是客戶端,消息代理是服務器,消息發布者可以同時是訂閱者。
MQTT傳輸的消息分為:主題(Topic)和負載(payload)兩部分:
(1)Topic,可以理解為消息的類型,訂閱者訂閱(Subscribe)后,就會收到該主題的消息內容(payload);
(2)payload,可以理解為消息的內容,是指訂閱者具體要使用的內容。
MQTT會構建底層網絡傳輸:它將建立客戶端到服務器的連接,提供兩者之間的一個有序的、無損的、基於字節流的雙向傳輸。
當應用數據通過MQTT網絡發送時,MQTT會把與之相關的服務質量(QoS)和主題名(Topic)相關連。
一個使用MQTT協議的應用程序或者設備,它總是建立到服務器的網絡連接。客戶端可以:
- (1)發布其他客戶端可能會訂閱的信息;
- (2)訂閱其它客戶端發布的消息;
- (3)退訂或刪除應用程序的消息;
- (4)斷開與服務器連接。
MQTT服務器以稱為"消息代理"(Broker),可以是一個應用程序或一台設備。它是位於消息發布者和訂閱者之間,它可以:
- (1)接受來自客戶的網絡連接;
- (2)接受客戶發布的應用信息;
- (3)處理來自客戶端的訂閱和退訂請求;
- (4)向訂閱的客戶轉發應用程序消息。
一、訂閱(Subscription)
訂閱包含主題篩選器(Topic Filter)和最大服務質量(QoS)。訂閱會與一個會話(Session)關聯。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器。
二、會話(Session)
每個客戶端與服務器建立連接后就是一個會話,客戶端和服務器之間有狀態交互。會話存在於一個網絡之間,也可能在客戶端和服務器之間跨越多個連續的網絡連接。
三、主題名(Topic Name)
連接到一個應用程序消息的標簽,該標簽與服務器的訂閱相匹配。服務器會將消息發送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。
四、主題篩選器(Topic Filter)
一個對主題名通配符篩選器,在訂閱表達式中使用,表示訂閱所匹配到的多個主題。
五、負載(Payload)
消息訂閱者所具體接收的內容。
MQTT協議中定義了一些方法(也被稱為動作),來於表示對確定資源所進行操作。這個資源可以代表預先存在的數據或動態生成數據,這取決於服務器的實現。通常來說,資源指服務器上的文件或輸出。主要方法有:
(1)Connect。等待與服務器建立連接。
(2)Disconnect。等待MQTT客戶端完成所做的工作,並與服務器斷開TCP/IP會話。
(3)Subscribe。等待完成訂閱。
(4)UnSubscribe。等待服務器取消客戶端的一個或多個topics訂閱。
(5)Publish。MQTT客戶端發送消息請求,發送完成后返回應用程序線程。
因為它傳輸消息具有異步性(發布訂閱模式),同時該協議本身的輕量特定,因此可用於輕量級應用,
可作為物聯網的通信組件使用,例如樹莓派上完全可以搭建一個mqtt服務器,當未來智能家居全面普及的時候,
家居中的消息通訊都可用此實現,如智能冰箱溫度檢測,房間溫度檢測等信息都能通過mqtt去實現,遙感數據、
汽車檢測數據、智能家居、智慧城市、醫療醫護都具有應用場景。