关于MQTT的学习

MQTT发布/订阅

发布/订阅模式(pub/sub)是传统客户端-服务器模型的一个替代模式。在传统的客户机-服务器模型中，客户端直接与端点进行通讯。可是，Pub/Sub模式解耦了发送消息的客户端（发布者）与其它接收消息的客户端（订阅者）。这意味着发布者和订阅者并不知道彼此的存在。有一个发布者和订阅者都知道的第三方，称做代理者，它过滤全部传入的消息并进行相应的分发。

如前所述，发布/订阅的重点是发布者和接收者间的解耦，这能够在多个纬度上进行区分：

• 空间解耦：发布者和订阅者不须要互相了解(例如经过ip地址和端口)

• 时间解耦：发布者和订阅者不须要同时运行。

• 同步解耦：在发布或接收过程当中，两个组件的操做都不会中止。

总之，发布/订阅解耦了消息的发布者和接收者，经过消息过滤，可让客户端接只收特定的消息。 解耦有三个维度：空间、时间、同步。

MQTT协议具备如下几个特色：

1.发布和订阅消息提供一对多的模式，具体就是：发布能够是一个终端，能够又多个终端订阅。也能够一个终端订阅多个发布终端。能够达到下降应用程序之间的耦合度。
2.当消息内容又载体时，协议会进行屏蔽。
3.使用TCP/IP提供网络链接。
4.有三种消息发布质量，分别是：
（1）最多一次发布，以就是当消息发布彻底是依赖于底层TCP/IP网络协议的，由于TCP/IP是可靠性传输的，当数据丢失了以后就会重传，因此这样的传输是可能会发生消息的重复。
（2）最少一次传输：这样的传输模式目的是可以确保消息可以到达，因此会出现屡次传输，消息会出现重复。
（3）只有一次的发布：确保消息到达一次，这不能让消息重复，这种状况出现再计费系统中，不会出现重复的消息。这种模式不许消息丢失或者重复。
5.小型传输，开销小，可以下降网络流量。
6还有一特色就是使用Last will和Testament特性通知各客户端异常中断的机制。

MQTT协议的消息格式

首先MQTT的消息格式中的头部占2个字节，第一个字节中的七、六、五、位是表示消息类型的，故能够表示16种消息类型，下面是对16种消息类型的解释；
Reserved 0（转化成二进制是0000） 表示是保留位
CONNECT 1（转化成二进制是0001 ） 表示请求链接服务器
CONNACK 2 （转化成二进制是0010 ） 表示链接确认
PUBLISH 3 （转化成二进制是0011 ） 表示发布消息
PUBACK 4 （转化成二进制是0100 ） 表示发布确认
PUBREC 5 （转化成二进制是0101 ） 表示发布了(保证交付第1部分)
PUBREL 6（转化成二进制是0110 ）发布版本(保证交付第2部分)
PUBCOMP 7 （转化成二进制是0111 ）发布完成(保证交付第3部分)
SUBSCRIBE 8 （转化成二进制是1000 ）客户端订阅请求
SUBACK 9 （转化成二进制是1001） 订阅确认
UNSUBSCRIBE 10（转化成二进制是1010）客户端取消订阅请求
UNSUBACK 11 （转化成二进制是1011）取消订阅确认
PINGREQ 12 （转化成二进制是1100） ping请求
PINGRESP 13 （转化成二进制是1101）ping响应
DISCONNECT 14（转化成二进制是1110）客户端断开
Reserved 15 （转化成二进制是1111）保留位
flag标记位是第3位：第三位用0或者1来表示，1表示收到的消息已收到过，0表示没有收到过。
QoS level 占2位，那么表示四种类型：
0（00）表示最多一次模式
1（01）表示最少一次模式
2（10）表示确保一次模式
3（11）保留，不表明任何意思
最后一位表示保留位
最后一个字节是表示剩余消息的长度是多少。
且记录长度不能超过4个字节，那么可以存储256MB的长度。
在使用MQTT协议时，最须要考虑的是安全性问题，由于MQTT协议是运行在Tcp上的，那么可使用TLS来进行加密。

MQTT的消息发布还有更多特性：

主题名称

它是一个简单的字符串，使用分层结构，而且用左斜杠做为分隔符。例如：myhome/livingroom/temp

服务质量（QoS）

即消息的服务质量（QoS：Quality of Service Level）。级别（0、1或2）决定了消息到达另外一端（客户端或代理）时的质量保证。

保持标志（Retain-Flag）

该标志肯定代理是否持久保存某个特定主题的消息。订阅该主题的新客户端将在订阅后当即收到该主题的最后保留消息。

有效载荷（Payload）
这是消息的实际内容。MQTT是彻底数据未知的，发送的有多是图片、任何编码的文本、加密的数据，但实际上每一个数据都是二进制的形式。

包标识符（Packet Identifier）
包标识符是客户端和代理之间的惟一标识符，用于标识消息流中的消息。它只与大于零的服务质量有关。设置此MQTT内部标识符是客户端库和/或代理的责任。

重复标志（DUP flag） 该重复标志表示，此消息是重复的，是由于另外一端没有识别原始消息而重发的。这只是和大于0时的QoS有关，发送/复制机制的实现细节一般由MQTT客户端库或代理处理。