一、簡(jiǎn)述
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議）话速，是一種基于發(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)議上菠镇，由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大優(yōu)點(diǎn)在于泻仙，可以以極少的代碼和有限的帶寬乞而，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)哈踱。作為一種低開銷荒适、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議梨熙，使其在物聯(lián)網(wǎng)开镣、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用咽扇。
MQTT是一個(gè)基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議邪财。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單质欲、開放和易于實(shí)現(xiàn)的树埠，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。
二嘶伟、設(shè)計(jì)規(guī)范
由于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境是非常特別的怎憋，所以MQTT遵循以下設(shè)計(jì)原則：
（1）精簡(jiǎn)，不添加可有可無的功能九昧；
（2）發(fā)布/訂閱（Pub/Sub）模式绊袋，方便消息在傳感器之間傳遞；
（3）允許用戶動(dòng)態(tài)創(chuàng)建主題铸鹰，零運(yùn)維成本癌别；
（4）把傳輸量降到最低以提高傳輸效率；
（5）把低帶寬蹋笼、高延遲展姐、不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)等因素考慮在內(nèi)；
（6）支持連續(xù)的會(huì)話控制剖毯；
（7）理解客戶端計(jì)算能力可能很低圾笨；
（8）提供服務(wù)質(zhì)量管理；
（9）假設(shè)數(shù)據(jù)不可知逊谋，不強(qiáng)求傳輸數(shù)據(jù)的類型與格式擂达，保持靈活性。
三涣狗、MQTT協(xié)議原理
3.1 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)器端通訊完成谍婉，在通訊過程中，MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（Publish）镀钓、代理（Broker）（服務(wù)器）穗熬、訂閱者（Subscribe）。其中丁溅，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端唤蔗，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妓柜，可以理解為消息的類型箱季，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會(huì)收到該主題的消息內(nèi)容（payload）棍掐；
（2）payload藏雏，可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容作煌。
3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸與應(yīng)用消息
MQTT會(huì)構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸：它將建立客戶端到服務(wù)器的連接掘殴，提供兩者之間的一個(gè)有序的、無損的粟誓、基于字節(jié)流的雙向傳輸奏寨。
當(dāng)應(yīng)用數(shù)據(jù)通過MQTT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)，MQTT會(huì)把與之相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和主題名（Topic）相關(guān)連鹰服。
3.3 MQTT客戶端
一個(gè)使用MQTT協(xié)議的應(yīng)用程序或者設(shè)備病瞳，它總是建立到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接”幔客戶端可以：
（1）發(fā)布其他客戶端可能會(huì)訂閱的信息套菜；
（2）訂閱其它客戶端發(fā)布的消息；
（3）退訂或刪除應(yīng)用程序的消息舔涎；
（4）斷開與服務(wù)器連接笼踩。
3.4 MQTT服務(wù)器
MQTT服務(wù)器以稱為"消息代理"（Broker），可以是一個(gè)應(yīng)用程序或一臺(tái)設(shè)備亡嫌。它是位于消息發(fā)布者和訂閱者之間嚎于，它可以：
（1）接受來自客戶的網(wǎng)絡(luò)連接；
（2）接受客戶發(fā)布的應(yīng)用信息挟冠；
（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請(qǐng)求于购；
（4）向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序消息。
3.5 MQTT協(xié)議中的訂閱知染、主題肋僧、會(huì)話
一、訂閱（Subscription）
訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和最大服務(wù)質(zhì)量（QoS）控淡。訂閱會(huì)與一個(gè)會(huì)話（Session）關(guān)聯(lián)嫌吠。一個(gè)會(huì)話可以包含多個(gè)訂閱。每一個(gè)會(huì)話中的每個(gè)訂閱都有一個(gè)不同的主題篩選器掺炭。
二辫诅、會(huì)話（Session）
每個(gè)客戶端與服務(wù)器建立連接后就是一個(gè)會(huì)話，客戶端和服務(wù)器之間有狀態(tài)交互涧狮。會(huì)話存在于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間炕矮，也可能在客戶端和服務(wù)器之間跨越多個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接么夫。
三、主題名（Topic Name）
連接到一個(gè)應(yīng)用程序消息的標(biāo)簽肤视，該標(biāo)簽與服務(wù)器的訂閱相匹配档痪。服務(wù)器會(huì)將消息發(fā)送給訂閱所匹配標(biāo)簽的每個(gè)客戶端。
四邢滑、主題篩選器（Topic Filter）
一個(gè)對(duì)主題名通配符篩選器腐螟，在訂閱表達(dá)式中使用，表示訂閱所匹配到的多個(gè)主題殊鞭。
五遭垛、負(fù)載（Payload）
消息訂閱者所具體接收的內(nèi)容尼桶。
3.6 MQTT協(xié)議中的方法
MQTT協(xié)議中定義了一些方法（也被稱為動(dòng)作）操灿，來于表示對(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)泵督，這取決于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)趾盐。通常來說，資源指服務(wù)器上的文件或輸出小腊。主要方法有：
（1）Connect救鲤。等待與服務(wù)器建立連接。
（2）Disconnect秩冈。等待MQTT客戶端完成所做的工作本缠，并與服務(wù)器斷開TCP/IP會(huì)話。
（3）Subscribe入问。等待完成訂閱丹锹。
（4）UnSubscribe。等待服務(wù)器取消客戶端的一個(gè)或多個(gè)topics訂閱芬失。
（5）Publish楣黍。MQTT客戶端發(fā)送消息請(qǐng)求，發(fā)送完成后返回應(yīng)用程序線程棱烂。
五租漂、MQTT協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)
在MQTT協(xié)議中，一個(gè)MQTT數(shù)據(jù)包由：固定頭（Fixed header）颊糜、可變頭（Variable header）哩治、消息體（payload）三部分構(gòu)成。MQTT數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如下：
（1）固定頭（Fixed header）衬鱼。存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中业筏，表示數(shù)據(jù)包類型及數(shù)據(jù)包的分組類標(biāo)識(shí)。
（2）可變頭（Variable header）馁启。存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中驾孔，數(shù)據(jù)包類型決定了可變頭是否存在及其具體內(nèi)容芍秆。
（3）消息體（Payload）。存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中翠勉，表示客戶端收到的具體內(nèi)容妖啥。
5.1 Payload消息體
Payload消息體位MQTT數(shù)據(jù)包的第三部分，包含CONNECT对碌、SUBSCRIBE荆虱、SUBACK、UNSUBSCRIBE四種類型的消息：
（1）CONNECT朽们，消息體內(nèi)容主要是：客戶端的ClientID怀读、訂閱的Topic、Message以及用戶名和密碼骑脱。
（2）SUBSCRIBE菜枷，消息體內(nèi)容是一系列的要訂閱的主題以及QoS。
（3）SUBACK叁丧，消息體內(nèi)容是服務(wù)器對(duì)于SUBSCRIBE所申請(qǐng)的主題及QoS進(jìn)行確認(rèn)和回復(fù)啤誊。
（4）UNSUBSCRIBE，消息體內(nèi)容是要訂閱的主題拥娄。
