【内部分享】MQTT协议解读及使用经验

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是轻量级基于代理的发布/订阅的消息传输协议，设计思想是开放、简单、轻量、易于实现。这些特点使它适用于受限环境。例如：
①网络代价昂贵，带宽低、不可靠。
②在嵌入设备中运行，处理器和内存资源有限。
该协议的特点有：
①使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。
②对负载内容屏蔽的消息传输。
③使用 TCP/IP 提供网络连接。
④有三种消息发布服务质量：
⑤"至多一次"，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。
⑥"至少一次"，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
⑦"只有一次"，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。
⑧小型传输，开销很小（固定长度的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。
⑨使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。
WebSocket则提供使用一个TCP连接进行双向通讯的机制，包括网络协议和API，以取代网页和服务器采用>1、 什么是MQTT

MQTT（MessageQueueing Telemetry Transport Protocol）的全称是消息队列遥感传输协议的缩写，是由IBM公司推出的一种基于轻量级代理的发布/订阅模式的消息传输协议，运行在TCP协议栈之上，为其提供有序、可靠、双向连接的网络连接保证。由于其开放、简单和易于实现所以能够应用在资源受限的环境中，对于M2M和物联网应用程序来说是一个相当不错的选择。

2、 为什么要用MQTT？

MQTT协议是针对如下情况设计的：

M2M（Machine to Machine） communication，机器端到端通信，比如传感器之间的数据通讯 因为是Machine to Machine，需要考虑： Machine，或者叫设备，比如温度传感器，硬件能力很弱，协议要考虑尽量小的资源消耗，比如计算能力和存储等 M2M可能是无线连接，网络不稳定，带宽也比较小

MQTT的特点:

发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。这一点很类似于1 这里是列表文本XMPP，但是MQTT的信息冗余远小于XMPP

对负载内容屏蔽的消息传输。

使用TCP/IP提供网络连接。主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同了。

三种消息传输方式QoS：

0代表“至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。

1代表“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

2代表“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。 备注：由于服务端采用Mosca实现，Mosca目前只支持到QoS 1

如果发送的是临时的消息，例如给某topic所有在线的设备发送一条消息，丢失的话也无所谓，0就可以了（客户端登录的时候要指明支持的QoS级别，同时发送消息的时候也要指明这条消息支持的QoS级别），如果需要客户端保证能接收消息，需要指定QoS为1，如果同时需要加入客户端不在线也要能接收到消息，那么客户端登录的时候要指定session的有效性，接收离线消息需要指定服务端要保留客户端的session状态。

mqtt基于订阅者模型架构，客户端如果互相通信，必须在同一订阅主题下，即都订阅了同一个topic，客户端之间是没办法直接通讯的。订阅模型显而易见的好处是群发消息的话只需要发布到topic，所有订阅了这个topic的客户端就可以接收到消息了。

发送消息必须发送到某个topic，重点说明的是不管客户端是否订阅了该topic都可以向topic发送了消息，还有如果客户端订阅了该主题，那么自己发送的消息也会接收到。

小型传输，开销很小（固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量。这就是为什么在介绍里说它非常适合“在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集”，要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了。

使用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，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。Testament：遗嘱机制，功能类似于Last Will 。

1Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。
2MQTT协议是应用层协议不依赖长连接，适合弱网络。通过topic缓存信息。符合物联网设备的使用场景。因为通过topic缓存信息，因此可以实现通过topic与多个端的一对多连接，而不是设备与设备的多对多连接，节省了能耗及带宽。
MQTT的心跳，及非信息的报文，较Websocket更少，更节省带宽及能耗。更适用于物理网的多种网络协议。
3WebSocket和>