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  1、MQTT概述

  MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，音讯行列遥测传输协议)，是一种根据发布/订阅(publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大长处在于，能够以很少的代码和有限的带宽，为衔接远程设备供给实时可靠的音讯效劳。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

  MQTT是一個根據客戶端-效勞器的音訊發布/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡略、敞開和易于實現的，這些特點使它適用範圍非常廣泛。在很多狀況下，包括受限的環境中，如：機器與機器(M2M)通訊和物聯網(IoT)。其在，經過衛星鏈路通訊傳感器、偶然撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛運用。

  2014年发布的MQTT v3.1.1是当前MQTT协议的最新版本。除标准版外，还有一个简化版MQTT-SN，该协议首要针对嵌入式设备，这些设备一般作业于TCP/IP网络，如：ZigBee。

  2、MQTT規劃准則

  由于物聯網的環境是非常特別的，所以MQTT遵循以下規劃准則：

  (1)精簡，不增加可有可無的功用;

  (2)發布/訂閱(Pub/Sub)模式，便利音訊在傳感器之間傳遞;

  (3)允許用戶動態創立主題，零運維成本;

  (4)把傳輸量降到最低以提高傳輸功率;

  (5)把低帶寬、高延遲、不穩定的網絡等因素考慮在內;

  (6)支撐接連的會話控制;

  (7)理解客戶端計算才能或許很低;

  (8)供給效勞質量管理;

  (9)假設數據不可知，不強求傳輸數據的類型與格局，保持靈活性。

  3、MQTT特性

  MQTT協議作業在低帶寬、不可靠的網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而規劃的協議，它具有以下首要的幾項特性：

  (1)運用發布/訂閱音訊模式，供給一對多的音訊發布，解除應用程序耦合。

  這一點很類似于XMPP，可是MQTT的信息冗余遠小于XMPP，,由于XMPP運用XML格局文原本傳遞數據。

  (2)對負載內容屏蔽的音訊傳輸。

  (3)運用TCP/IP供給網絡銜接。

  主流的MQTT是根據TCP銜接進行數據推送的，可是同樣有根據UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于根據不同的銜接辦法，優缺點自然也就各有不同了。

  (4)有三種音訊發布效勞質量：

  “至多一次”，音訊發布徹底依靠底層TCP/IP網絡。會發作音訊丟掉或重複。這一等級可用于如下狀況，環境傳感器數據，丟掉一次讀記錄無所謂，由于不久後還會有第2次發送。這一種辦法首要普通APP的推送，倘若你的智能設備在音訊推送時未聯網，推送過去沒收到，再次聯網也就收不到了。

  “至少一次”，保證音訊到達，但音訊重複或許會發作。

  “只要一次”，保證音訊到達一次。在一些要求比較嚴格的計費系統中，能夠運用此等級。在計費系統中，音訊重複或丟掉會導致不正確的成果。這種最高質量的音訊發布效勞還能夠用于即時通訊類的APP的推送，保證用戶收到且只會收到一次。

  (5)小型傳輸，開銷很小(固定長度的頭部是2字節)，協議交流最小化，以下降網絡流量。

  這便是爲什麽在介紹裏說它非常適合“在物聯網領域，傳感器與效勞器的通訊，信息的收集”，要知道嵌入式設備的運算才能和帶寬都相對單�。�運用這種協議來傳遞音訊再適合不過了。

  (6)运用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

  Last Will：即遗言机制，用于通知同一主題下的其他设备发送遗言的设备已经断开了衔接。

  Testament：遗言机制，功用类似于Last Will。

  4、MQTT協議原理

  4.1 MQTT协议实现办法

  實現MQTT協議需求客戶端和效勞器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協議中有三種身份：發布者(Publish)、署理(Broker)(效勞器)、訂閱者(Subscribe)。其中，音訊的發布者和訂閱者都是客戶端，音訊署理是效勞器，音訊發布者能夠同時是訂閱者。

  MQTT傳輸的音訊分爲：主題(Topic)和負載(payload)兩部分：

  (1)Topic，能夠理解爲音訊的類型，訂閱者訂閱(Subscribe)後，就會收到該主題的音訊內容(payload);

  (2)payload，能夠理解爲音訊的內容，是指訂閱者具體要運用的內容。

  4.2 网络传输与应用音讯

  MQTT會構建底層網絡傳輸：它將樹立客戶端到效勞器的銜接，供給兩者之間的一個有序的、無損的、根據字節省的雙向傳輸。

  當應用數據經過MQTT網絡發送時，MQTT會把與之相關的效勞質量(QoS)和主落款(Topic)相幹系。

  4.3MQTT客戶端

  一個運用MQTT協議的應用程序或許設備，它總是樹立到效勞器的網絡銜接。客戶端能夠：

  (1)發布其他客戶端或許會訂閱的信息;

  (2)訂閱其它客戶端發布的音訊;

  (3)退訂或刪除應用程序的音訊;

  (4)斷開與效勞器銜接。

  4.4 MQTT效劳器

  MQTT效勞器以稱爲“音訊署理”(Broker)，可所以一個應用程序或一台設備。它是坐落音訊發布者和訂閱者之間，它能夠：

  (1)接受來自客戶的網絡銜接;

  (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音訊。

  4.5 MQTT协议中的订阅、主題、会话

  （1）訂閱(Subscription)

  订阅包括主題挑选器(Topic Filter)和最大效劳质量(QoS)。订阅会与一个会话(Session)相关。一个会话能够包括多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主題挑选器。

  （2）會話(Session)

  每個客戶端與效勞器樹立銜接後便是一個會話，客戶端和效勞器之間有狀況交互。會話存在于一個網絡之間，也或許在客戶端和效勞器之間跨過多個接連的網絡銜接。

  （3）主落款(Topic Name)

  銜接到一個應用程序音訊的標簽，該標簽與效勞器的訂閱相匹配。效勞器會將音訊發送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。

  （4）主題挑选器(Topic Filter)

  一個對主落款通配符挑選器，在訂閱表達式中運用，表明訂閱所匹配到的多個主題。

  （5）負載(Payload)

  音訊訂閱者所具體接收的內容。

  4.6 MQTT协议中的办法

  MQTT協議中界說了一些辦法(也被稱爲動作)，來于表明對確定資源所進行操作。這個資源能夠代表預先存在的數據或動態生成數據，這取決于效勞器的實現。通常來說，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，並與效勞器斷開TCP/IP會話。

  3)Subscribe。等待完成訂閱。

  4)UnSubscribe。等待效勞器撤銷客戶端的一個或多個topics訂閱。

  5)Publish。MQTT客戶端發送音訊請求，發送完成後返回應用程序線程。