一文了解MQTT协议

我们之前已经说了这个SSL 和 TCP/IP 协议了，我们今天就来详细的说说这个 MQTT 协议，因为很多消息现在都是支持 MQTT 协议的，比如 RabbitMQ ，还有 Kafka 等，今天我们就来详细的介绍 MQTT 协议到底是个什么。

什么是MQTT协议

MQTT协议是一种消息列队传输协议，采用订阅、发布机制，订阅者只接收自己已经订阅的数据，非订阅数据则不接收，既保证了必要的数据的交换，又避免了无效数据造成的储存与处理。因此在在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集中得到广泛的应用。

既然是协议，那么如果对比 TCP/IP协议的话，它位于分层中的哪一层呢？

之前阿粉就说了 TCP/IP 参考模型可以分为四层：应用层、运输层、网络层、网络接口层。TCP和UDP位于运输层，应用层常见的协议有HTTP、FTP、SSH等。而 MQTT 协议运行于 TCP 之上，属于应用层协议，因此只要是支持TCP/IP协议栈的地方，都可以使用MQTT。

MQTT协议主要特性
1）开放消息协议，简单易实现。

2）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。

3）对负载（协议携带的应用数据）内容屏蔽的消息传输。

4）基于TCP/IP网络连接,提供有序，无损，双向连接。

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）消息服务质量（QoS）支持，可靠传输保证；有三种消息发布服务质量：

QoS0："至多一次"，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。

QoS1："至少一次"，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

QoS2："只有一次"，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次。

这个 Qos0 是个什么意思呢？就是如果使用了这个 Qos0 的配置作为发布质量，我们以客户端和服务器为例，那就是客户端发了一个消息给服务端，这时候服务端没有接收到，而配置是 "至多一次",这时候，相同的消息，客户端就不会再继续给服务端发送了，我管你收没收到，我配置的就是最多一次.

同理，QoS1 是至少一次，也就是说，客户端给服务端发送消息的时候，如果没有保证消息到达，这时候可能会继续发送，我才不管我发几次，只要你没有给我说你收到消息，那我就发！

而 QoS2 相对来说就是比较严谨的了，为什么这么说，这就相当于客户端给服务端发送消息，这时候，要求保证客户端发了一次，而服务端收到一次，这样才是相当于只有一次的概念。

6)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。

MQTT 报文
   ●   固定报头（fixed header） 所有报文都包含
   ●   可变报头（variable header） 部分报文包含
   ●   荷载（payload）部分报文包含
固定报头格式如下

固定报头的0-3位为标志位，第一字节的4-7位的值指定了报文类型。

实际上 这些类型也是 MQTT协议中定义的一些方法（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。

MQTT协议实现方式
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（限制大小）。

MQTT 基于订阅与发布的消息模型
MQTT 消息发送与接收的流程：

   ●   ClientA 链接到 Broker；
   ●   ClientB 链接到 Broker，并订阅主题 Topic1；
   ●   ClientA 发送给 Broker 一条消息，主题为 Topic1；
   ●   Broker 收到 ClientA 的消息，发现 ClientB 订阅了 Topic1，而后将消息转发到 ClientB；
   ●   ClientB 从 Broker 接收到该消息。
和传统的队列有点不一样，若是 ClientB 在 ClientA 发布消息以后再订阅 Topic1，ClientB 不会收到该条消息。

关于 MQTT 的基础，阿粉就了解了这么多了，等以后阿粉学习新的关于 MQTT 的，阿粉再继续分享给大家。

本文转载自公众号Java极客技术