mqtt 协议的概念和理解

硅谷探秘者 mqtt协议 357 0 0

一、概述

  MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/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最大优点在于,可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。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是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的,这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下,包括受限的环境中,如:机器与机器(M2M)通信和物联网(IoT)。其在,通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

二、设计规范

  由于物联网的环境是非常特别的,所以MQTT遵循以下设计原则:

  • (1)精简,不添加可有可无的功能;
  • (2)发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递;
  • (3)允许用户动态创建主题,零运维成本;
  • (4)把传输量降到最低以提高传输效率;
  • (5)把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内;
  • (6)支持连续的会话控制;
  • (7)理解客户端计算能力可能很低;
  • (8)提供服务质量管理;
  • (9)假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。

三、主要特性

  MQTT协议工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:

  • (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。这一点很类似于XMPP,但是MQTT的信息冗余远小于XMPP,,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。
  • (2)对负载内容屏蔽的消息传输。
  • (3)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。
  • (5)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。

四、协议原理

  实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成,在通讯过程中,MQTT协议中有三种身份:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。其中,消息的发布者和订阅者都是客户端,消息代理是服务器,消息发布者可以同时是订阅者。
  MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分:

  • (1)Topic,可以理解为消息的类型,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload);
  • (2)payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容。

mqtt客户端

  一个使用MQTT协议的应用程序或者设备,它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以:

  • (1)发布其他客户端可能会订阅的信息;
  • (2)订阅其它客户端发布的消息;
  • (2)订阅其它客户端发布的消息;
  • (3)退订或删除应用程序的消息;
  • (4)断开与服务器连接。

mqtt服务器

MQTT服务器以称为”消息代理”(Broker),可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间,它可以:

  • (1)接受来自客户的网络连接;
  • (2)接受客户发布的应用信息;
  • (3)处理来自客户端的订阅和退订请求;
  • (4)向订阅的客户转发应用程序消息。
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