技术标签: MQTT java 网络 http 服务器 网络协议
客户端只需要订阅这个主题,当有其他客户端向这个服务端发布消息时,这个客户端就可以收到这个消息
请求响应模式: 客户端向服务端发送请求,服务端收到请求后,向客户端返回响应
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,为远程连接设备提过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(loT)。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。
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:
MQTT会构建底层网络传输: 它将建立客户端到服务器的连接,提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。
当应用数据通过MQTT网络发送时,MQTT会把与之相关的服务质量(QoS)和主题名(Topic)相关联
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
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:
MQTT是基于发布(Publish)/订阅(Subscribe)模式来进行通信及数据交换的,与HTTP的请求(Request)/应答(Response)的模式有本质的不同
订阅者(Subscriber)会向 消息服务器(Broker)订阅一个主题(Topic)。成功订阅后,消息服务器会将该主题下的消息转发给所有订阅者
主题(Topic)以’/‘为分隔符区分不同的层级,包含通配符’+’ 或 ‘#’的主题又称为主题过滤器(Topic Filters); 不含通配符的成为主题名(Topic Names) 例如:
sensor/10/temperature
sensor/+/temperature
$SYS/broker/metrics/packets/received
$SYS/broker/metrics/#
'+' : 表示通配一个层级, 例如a/+,匹配a/x, a/y
发布者(Publisher)只能向主题名发布消息,订阅者(Subscriber)则可以通过订阅主题过滤器来通配多个主题名称
会话(Session)
每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话,客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间,也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。
MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作),来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据,这取决于服务器的实现。通常来说,资源指服务器上的文件或输出。主要方法有:
在MQTT协议中,一个MQTT数据包由: 固定头(Fixed header)、可变头(Variable header)、消息体(payload)三部分构成。
MQTT数据包结构如下:
固定头存在于所有MQTT数据包中
固定头包含两部分内容:
首字节(字节1)、
剩余消息报文长度(从第二个字节开始,长度为1-4字节)
剩余长度是当前包中剩余内容长度的字节数,包括变量头和有效负载中的数据)。剩余长度不包含用来编码剩余长度的字节。
剩余长度使用了一种可变长度的结构来编码,这种结构使用单一字节表示0-127的值。大于127的值如下处理。每个字节的低7位用来编码数据,最高位用来表示是否还有后续字节。因此每个字节可以编码128个值,再加上一个标识位。剩余长度最多可以用四个字节来表示。
数据包类型
位置: 第一个字节(Byte 1)中的7-4个bit被(Bit[7-4]),标识4位无符号值
标志位
位置: 第一个字节中的0-3个bit位(Bit[3-0])。意思是字节位Bit[3-0]用作报文的标识。
首字节的低4位(bit3-bit0)用来表示某些报文类型的控制字段,实际上只有少数报文类型有控制位,如下图:
可变头的意思是可变化的消息头部。有些报文类型包含可变头部有些报文则不包含。可变头部在固定头部和消息内容之间,其内容根据报文类型不同而不同
协议版本
位无符号值表示客户端的版本等级。3.1.1版本
MQTT会话
MQTT客户端向服务器发起CONNECT请求时,可以通过’Clean Session’标志设置会话。
‘Clean Session’设置为0,表示创建一个持久会话,在客户端断开连接时,会话仍然保持并保存离线消息,直到会话超时注销。
‘Clean Session’设置为1,表示创建一个新的临时会话,在客户端断开时,会话自动销毁
Will Flag /Will QoS/Will Retain
Will Flag : 遗言标志位
Will QoS: 遗言的消息质量
Will Retain: 遗言的保持状态
Keep Alive timer(心跳时长)
心跳协议:
Keep Alive timer 最大时间间隔
有些报文类型是包含Payload的,Payload的意思是消息载体的意思
如PUBLISH的Payload就是指消息内容(应用程序发布的消息内容)。而CONNECT的Payload则包含Client Identifier, Will Topic, Will Message, Username, Password等信息
包含payload的报文类型如下:
Payload是消息内容,也只在某些报文类型中出现,其内容和格式也根据报文类型不同而不同
具体不同报文类型所包含的不同Payload,请查看官方文档
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