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  1、MQTT概述

  MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，音訊行列遙測(cè)傳輸協(xié)議)，是一種根據(jù)發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式的“輕量級(jí)”通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大長(zhǎng)處在于，能夠以很少的代碼和有限的帶寬，為銜接遠(yuǎn)程設(shè)備供給實(shí)時(shí)可靠的音訊效勞。作為一種低開(kāi)銷(xiāo)、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。

  MQTT是一個(gè)根據(jù)客戶(hù)端-效勞器的音訊發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)略、敞開(kāi)和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。在很多狀況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器(M2M)通訊和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。其在，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星鏈路通訊傳感器、偶然撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛運(yùn)用。

  2014年發(fā)布的MQTT v3.1.1是當(dāng)前MQTT協(xié)議的最新版本。除標(biāo)準(zhǔn)版外，還有一個(gè)簡(jiǎn)化版MQTT-SN，該協(xié)議首要針對(duì)嵌入式設(shè)備，這些設(shè)備一般作業(yè)于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，如：ZigBee。

  2、MQTT規(guī)劃準(zhǔn)則

  由于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境是非常特別的，所以MQTT遵循以下規(guī)劃準(zhǔn)則：

  (1)精簡(jiǎn)，不增加可有可無(wú)的功用;

  (2)發(fā)布/訂閱(Pub/Sub)模式，便利音訊在傳感器之間傳遞;

  (3)允許用戶(hù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)立主題，零運(yùn)維成本;

  (4)把傳輸量降到最低以提高傳輸功率;

  (5)把低帶寬、高延遲、不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)等因素考慮在內(nèi);

  (6)支撐接連的會(huì)話(huà)控制;

  (7)理解客戶(hù)端計(jì)算才能或許很低;

  (8)供給效勞質(zhì)量管理;

  (9)假設(shè)數(shù)據(jù)不可知，不強(qiáng)求傳輸數(shù)據(jù)的類(lèi)型與格局，保持靈活性。

  3、MQTT特性

  MQTT協(xié)議作業(yè)在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而規(guī)劃的協(xié)議，它具有以下首要的幾項(xiàng)特性：

  (1)運(yùn)用發(fā)布/訂閱音訊模式，供給一對(duì)多的音訊發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合。

  這一點(diǎn)很類(lèi)似于XMPP，可是MQTT的信息冗余遠(yuǎn)小于XMPP，,由于XMPP運(yùn)用XML格局文原本傳遞數(shù)據(jù)。

  (2)對(duì)負(fù)載內(nèi)容屏蔽的音訊傳輸。

  (3)運(yùn)用TCP/IP供給網(wǎng)絡(luò)銜接。

  主流的MQTT是根據(jù)TCP銜接進(jìn)行數(shù)據(jù)推送的，可是同樣有根據(jù)UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于根據(jù)不同的銜接辦法，優(yōu)缺點(diǎn)自然也就各有不同了。

  (4)有三種音訊發(fā)布效勞質(zhì)量：

  “至多一次”，音訊發(fā)布徹底依靠底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)作音訊丟掉或重復(fù)。這一等級(jí)可用于如下?tīng)顩r，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟掉一次讀記錄無(wú)所謂，由于不久后還會(huì)有第2次發(fā)送。這一種辦法首要普通APP的推送，倘若你的智能設(shè)備在音訊推送時(shí)未聯(lián)網(wǎng)，推送過(guò)去沒(méi)收到，再次聯(lián)網(wǎng)也就收不到了。

  “至少一次”，保證音訊到達(dá)，但音訊重復(fù)或許會(huì)發(fā)作。

  “只要一次”，保證音訊到達(dá)一次。在一些要求比較嚴(yán)格的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，能夠運(yùn)用此等級(jí)。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，音訊重復(fù)或丟掉會(huì)導(dǎo)致不正確的成果。這種最高質(zhì)量的音訊發(fā)布效勞還能夠用于即時(shí)通訊類(lèi)的APP的推送，保證用戶(hù)收到且只會(huì)收到一次。

  (5)小型傳輸，開(kāi)銷(xiāo)很小(固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié))，協(xié)議交流最小化，以下降網(wǎng)絡(luò)流量。

  這便是為什么在介紹里說(shuō)它非常適合“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器與效勞器的通訊，信息的收集”，要知道嵌入式設(shè)備的運(yùn)算才能和帶寬都相對(duì)單薄，運(yùn)用這種協(xié)議來(lái)傳遞音訊再適合不過(guò)了。

  (6)運(yùn)用Last Will和Testament特性通知有關(guān)各方客戶(hù)端異常中斷的機(jī)制。

  Last Will：即遺言機(jī)制，用于通知同一主題下的其他設(shè)備發(fā)送遺言的設(shè)備已經(jīng)斷開(kāi)了銜接。

  Testament：遺言機(jī)制，功用類(lèi)似于Last Will。

  4、MQTT協(xié)議原理

  4.1 MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)辦法

  實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議需求客戶(hù)端和效勞器端通訊完成，在通訊過(guò)程中，MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者(Publish)、署理(Broker)(效勞器)、訂閱者(Subscribe)。其中，音訊的發(fā)布者和訂閱者都是客戶(hù)端，音訊署理是效勞器，音訊發(fā)布者能夠同時(shí)是訂閱者。

  MQTT傳輸?shù)囊粲嵎譃椋褐黝}(Topic)和負(fù)載(payload)兩部分：

  (1)Topic，能夠理解為音訊的類(lèi)型，訂閱者訂閱(Subscribe)后，就會(huì)收到該主題的音訊內(nèi)容(payload);

  (2)payload，能夠理解為音訊的內(nèi)容，是指訂閱者具體要運(yùn)用的內(nèi)容。

  4.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸與應(yīng)用音訊

  MQTT會(huì)構(gòu)建底層網(wǎng)絡(luò)傳輸：它將樹(shù)立客戶(hù)端到效勞器的銜接，供給兩者之間的一個(gè)有序的、無(wú)損的、根據(jù)字節(jié)省的雙向傳輸。

  當(dāng)應(yīng)用數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MQTT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)，MQTT會(huì)把與之相關(guān)的效勞質(zhì)量(QoS)和主落款(Topic)相干系。

  4.3MQTT客戶(hù)端

  一個(gè)運(yùn)用MQTT協(xié)議的應(yīng)用程序或許設(shè)備，它總是樹(shù)立到效勞器的網(wǎng)絡(luò)銜接。客戶(hù)端能夠：

  (1)發(fā)布其他客戶(hù)端或許會(huì)訂閱的信息;

  (2)訂閱其它客戶(hù)端發(fā)布的音訊;

  (3)退訂或刪除應(yīng)用程序的音訊;

  (4)斷開(kāi)與效勞器銜接。

  4.4 MQTT效勞器

  MQTT效勞器以稱(chēng)為“音訊署理”(Broker)，可所以一個(gè)應(yīng)用程序或一臺(tái)設(shè)備。它是坐落音訊發(fā)布者和訂閱者之間，它能夠：

  (1)接受來(lái)自客戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)銜接;

  (2)接受客戶(hù)發(fā)布的應(yīng)用信息;

  (3)處理來(lái)自客戶(hù)端的訂閱和退訂請(qǐng)求;

  (4)向訂閱的客戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序音訊。

  4.5 MQTT協(xié)議中的訂閱、主題、會(huì)話(huà)

  （1）訂閱(Subscription)

  訂閱包括主題挑選器(Topic Filter)和最大效勞質(zhì)量(QoS)。訂閱會(huì)與一個(gè)會(huì)話(huà)(Session)相關(guān)。一個(gè)會(huì)話(huà)能夠包括多個(gè)訂閱。每一個(gè)會(huì)話(huà)中的每個(gè)訂閱都有一個(gè)不同的主題挑選器。

  （2）會(huì)話(huà)(Session)

  每個(gè)客戶(hù)端與效勞器樹(shù)立銜接后便是一個(gè)會(huì)話(huà)，客戶(hù)端和效勞器之間有狀況交互。會(huì)話(huà)存在于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間，也或許在客戶(hù)端和效勞器之間跨過(guò)多個(gè)接連的網(wǎng)絡(luò)銜接。

  （3）主落款(Topic Name)

  銜接到一個(gè)應(yīng)用程序音訊的標(biāo)簽，該標(biāo)簽與效勞器的訂閱相匹配。效勞器會(huì)將音訊發(fā)送給訂閱所匹配標(biāo)簽的每個(gè)客戶(hù)端。

  （4）主題挑選器(Topic Filter)

  一個(gè)對(duì)主落款通配符挑選器，在訂閱表達(dá)式中運(yùn)用，表明訂閱所匹配到的多個(gè)主題。

  （5）負(fù)載(Payload)

  音訊訂閱者所具體接收的內(nèi)容。

  4.6 MQTT協(xié)議中的辦法

  MQTT協(xié)議中界說(shuō)了一些辦法(也被稱(chēng)為動(dòng)作)，來(lái)于表明對(duì)確定資源所進(jìn)行操作。這個(gè)資源能夠代表預(yù)先存在的數(shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)，這取決于效勞器的實(shí)現(xiàn)。通常來(lái)說(shuō)，資源指效勞器上的文件或輸出。首要辦法有：

  1)Connect。等待與效勞器樹(shù)立銜接。

  2)Disconnect。等待MQTT客戶(hù)端完成所做的作業(yè)，并與效勞器斷開(kāi)TCP/IP會(huì)話(huà)。

  3)Subscribe。等待完成訂閱。

  4)UnSubscribe。等待效勞器撤銷(xiāo)客戶(hù)端的一個(gè)或多個(gè)topics訂閱。

  5)Publish。MQTT客戶(hù)端發(fā)送音訊請(qǐng)求，發(fā)送完成后返回應(yīng)用程序線(xiàn)程。