浅谈物联网开发最热协议—MQTT协议
MQTT 全称为 Message Queuing Telemetry Transport(消息队列遥测传输)是一种基于发布/订阅范式的“轻量级”消息协议，由 IBM 发布。
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Hello，大家好，我是灰小猿！
最近在在物联网相关项目的开发的时候，有用到物联网常用的通信协议--MQTT协议，刚开始对这一块的知识并不是很了解，所以在这里一边学习一边记录，有不合理的地方还希望能多多指正。
MQTT是什么？
MQTT协议全称是（Message Queuing Telemetry Transport），即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，并且该协议构建于TCP/IP协议之上，我们知道TCP协议本身就具有高可靠性的特点，因此基于其上的MQTT协议同样也是具有高可靠、低开销的特点，之所以低开销，是以为MQTT协议传输的最小的报文也只有两个字节。
什么是发布/订阅？
我们在上面说到，MQTT协议是一种基于发布/订阅模式的轻量级通讯协议，那么什么是订阅和发布呢？
订阅&发布
订阅包含一个主题过滤器（Topic Filter）和一个最大的服务质量（Qos）等级，订阅与单个会话（Session）关联，会话可以包含多于一个的订阅，会话的每一个订阅都有一个不同的主题过滤器。
我们拿抖音平台来举个例子，我们每一个用户就都是一个客户端，而抖音就是MQTT协议中的服务器，当我们（用户一）关注某一个用户（用户二）时，这样一个关注的行为就可以理解为订阅；同时用户二也可以关注你，那么这就是相互订阅。当用户二发布作品的时候，这个作品是发布到了抖音平台，也就是我们现在的服务器，这个过程就是消息的发布。
在这里需要注意的是：用户二（客户端）发布的消息并不是直接发布给了用户一，而是发布到了抖音平台（服务器），由于用户一订阅了用户二的消息，所以抖音平台（服务器）就会向用户一推送。这就是MQTT协议订阅&发布的一个简单比喻。
MQTT属于哪一层协议？
MQTT协议是构建于TCP/IP协议之上的，同时TCP/IP参考模型可以分为四层：
应用层 传输层 网络层 链路层
而MQTT协议运行于TCP协议之上，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协议。
MQTT协议通信模型
MQTT协议是基于<客户端-服务器>模型设计的，
主要有三种身份：发布者（publisher）、服务器（broker）、订阅者（subscriber）
同时“发布者”和“订阅者”均属于客户端的范畴。
消息主题
主题（Topic）：是附加在消息上的一个标签，该标签与服务器中的所有订阅相匹配，服务器会将消息转发给与标签相匹配的每个客户端（订阅者）。
在这里主题（Topic）就可以理解为你抖音用户的“网名”，只有我们订阅了该“网名”，才能通过服务器进行数据的交互，所以在这里我们就可以将服务器理解为一个“中转枢纽”，用户一将“作品”（消息）发布到这个“中转枢纽”（服务器），之后服务器再将该作品推送给订阅了该用户一的粉丝用户二。
主题过滤器（Topic Filter）：订阅中包含的一个表达式，用于表示相关的一个或多个主题，主题过滤器可以使用通配符。在这里我的理解就是存放订阅的主题的一个集合，集合中有该主题则推送消息给客户端，没有则不会推送。
服务质量定义
-
QoS0：最多发送一次消息
-
QoS1：最少发送一次消息（消息最少需要送达一次，也有可能送达多次）
-
QoS2：最高等级的服务质量，有且只有一次
| Qos值 | Bit2 | Bit1 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 最多分发一次 |
| 1 | 0 | 1 | 至少分发一次 |
| 2 | 1 | 0 | 只分发一次 |
MQTT客户端的功能
-
发布消息给其它相关客户端
-
订阅主题请求接收相关的应用消息
-
取消订阅主题请求移除接收应用消息
-
从服务器终止连接
MQTT服务器的功能
-
接受来自客户端的网络连接请求
-
接受客户端发布的应用消息
-
处理客户端的订阅和取消订阅请求
-
转发应用消息给符合条件的已订阅客户端（包括发布者自身）
MQTT协议会话
客户端与服务器之间的状态交互
一些会话的持续时长与网络连接一样，另一些可以在客户端和服务端的多个连续网络连接之间扩展。
MQTT协议的报文详情
| 报文 |
描述 |
流向 |
值 |
固定报头 |
可变报头 |
负载 |
| CONNECT |
客户端请求与服务器端建立连接 |
C->S |
1 |
有 |
有 |
有 |
| CONNACK |
服务器端确认建立连接 |
S->C |
2 |
有 |
有 |
有 |
| PUBLISH |
发布消息 |
C<->S |
3 |
有 |
有 |
有 |
| PUBACK |
收到发布消息确认（QoS1等级） |
C<->S |
4 |
有 |
有 |
无 |
| PUBREC |
发布消息收到（QoS2等级） |
C<->S |
5 |
有 |
有 |
无 |
| PUBREL |
发布消息释放（QoS2等级） |
C<->S |
6 |
有 |
有 |
无 |
| PUBCOMP |
发布消息完成（QoS2等级） |
C<->S |
7 |
有 |
有 |
无 |
| SUBSCRIBE |
订阅请求 |
C->S |
8 |
有 |
有 |
有 |
| SUBACK |
订阅确认 |
S->C |
9 |
有 |
有 |
有 |
| UNSUBSCRIBE |
取消订阅 |
C->S |
10 |
有 |
有 |
有 |
| UNSUBACK |
取消订阅确认 |
S->C |
11 |
有 |
有 |
无 |
| PING |
客户端发送PING（连接保活）命令 |
C->S |
12 |
有 |
无 |
无 |
| PINGRSP |
PING命令回复 |
S->C |
13 |
有 |
无 |
无 |
| DISCONNECT |
断开连接 |
C->S |
14 |
有 |
无 |
无 |
好了，关于MQTT协议的这些基本概念就先分享这些。有错误的地方还希望大佬能够批评改正，之后关于MQTT的相关学习也会再继续更新。
觉得不错记得点赞关注哟！
灰小猿期待与你一同进步！
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