心跳机制

　　

　　　互联网推送消息的方式很常见，特别是移动互联网上，手机天天都能收到好多推送消息，通过研究发现，这些推送服务的原理都是维护一个长链接（要不不可能达到实时效果），但普通的socket链接对服务器的消耗太大了，因此才会出现像MQTT这种轻量级低消耗的协议来维护长链接。

　　那么要如何维护长链接呢: 

　　维护任何一个长链接都须要心跳机制，客户端发送一个心跳给服务器，服务器给客户端一个心跳应答，这样就造成客户端服务器的一次完整的握手，这个握手是让双方都知道他们之间的链接是没有断开，客户端是在线的。若是超过一个时间的阈值，客户端没有收到服务器的应答，或者服务器没有收到客户端的心跳，那么对客户端来讲则断开与服务器的链接从新创建一个链接，对服务器来讲只要断开这个链接便可。

 

 

心跳机制

　　Keep Alive指定链接最大空闲时间T，当客户端检测到链接空闲时间超过T时，必须向Broker发送心跳报文PINGREQ，Broker收到心跳请求后返回心跳响应PINGRESP。若Broker超过1.5T时间没收到心跳请求则断开链接，而且投递遗嘱消息到订阅方；一样，若客户端超过必定时间仍没收到心跳响应PINGRESP则断开链接。 
　　链接空闲时发送心跳报文能够下降网络请求，弱化对带宽的依赖。

Keep Alive设定时机

　　建立链接时，在CONNECT报文中指定，单位s。

Client Take-Over

场景：客户端与Broker链接正常，而后客户端快速重启（小于1.5T），再从新链接Broker，在未达到1.5T这段时间内，客户端与Broker存在两条链接。 
处理措施： 先断开以前的链接再创建新的链接。

 

MQTT协议原理

4  MQTT协议原理

4.1  MQTT协议实现方式

 

 

实现MQTT协议须要客户端和服务器端通信完成，在通信过程当中，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，消息发布者能够同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

（1）Topic，能够理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

（2）payload，能够理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

4.2  网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将创建客户端到服务器的链接，提供二者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据经过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

4.3MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它老是创建到服务器的网络链接。客户端能够：

（1）发布其余客户端可能会订阅的信息；

（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）断开与服务器链接。

4.4  MQTT服务器

MQTT服务器以称为“消息代理”（Broker），能够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，它能够：

（1）接受来自客户的网络链接；

（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。

4.5  MQTT协议中的订阅、主题、会话

1、订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话能够包含多个订阅。每个会话中的每一个订阅都有一个不一样的主题筛选器。

2、会话（Session）

每一个客户端与服务器创建链接后就是一个会话，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链接。

3、主题名（Topic Name）

链接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每一个客户端。

4、主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

5、负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容。

4.6  MQTT协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动做），来于表示对肯定资源所进行操做。这个资源能够表明预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。一般来讲，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

（1）Connect。等待与服务器创建链接。

（2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所作的工做，并与服务器断开TCP/IP会话。

（3）Subscribe。等待完成订阅。

（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。

（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

 

参考:

 互联网推送服务原理：长链接+心跳机制(MQTT协议)

Mqtt精髓系列之心跳机制

一文读懂MQTT协议