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1、MQTT概述

??MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，音訊行列遙測傳輸協議)，是一種根據發布/訂閱(publish/subscribe)模式的“輕量級”通訊協議，該協議構建于TCP/IP協議上，由IBM在1999年發布。MQTT最大長處在于，能夠以很少的代碼和有限的帶寬，為銜接遠程設備供給實時可靠的音訊效勞。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。

??MQTT是一個根據客戶端-效勞器的音訊發布/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡略、敞開和易于實現的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。在很多狀況下，包括受限的環境中，如：機器與機器(M2M)通訊和物聯網(IoT)。其在，經過衛星鏈路通訊傳感器、偶然撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛運用。

??2014年發布的MQTT v3.1.1是當前MQTT協議的最新版本。除標準版外，還有一個簡化版MQTT-SN，該協議首要針對嵌入式設備，這些設備一般作業于TCP/IP網絡，如：ZigBee。

??2、MQTT規劃準則
??由于物聯網的環境是非常特別的，所以MQTT遵循以下規劃準則：
??(1)精簡，不增加可有可無的功用;
??(2)發布/訂閱(Pub/Sub)模式，便利音訊在傳感器之間傳遞;
??(3)允許用戶動態創立主題，零運維成本;
??(4)把傳輸量降到最低以提高傳輸功率;
??(5)把低帶寬、高延遲、不穩定的網絡等因素考慮在內;
??(6)支撐接連的會話控制;
??(7)理解客戶端計算才能或許很低;
??(8)供給效勞質量管理;

??(9)假設數據不可知，不強求傳輸數據的類型與格局，保持靈活性。

??3、MQTT特性
??MQTT協議作業在低帶寬、不可靠的網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而規劃的協議，它具有以下首要的幾項特性：
??(1)運用發布/訂閱音訊模式，供給一對多的音訊發布，解除應用程序耦合。
??這一點很類似于XMPP，可是MQTT的信息冗余遠小于XMPP，,由于XMPP運用XML格局文原本傳遞數據。
??(2)對負載內容屏蔽的音訊傳輸。
??(3)運用TCP/IP供給網絡銜接。
??主流的MQTT是根據TCP銜接進行數據推送的，可是同樣有根據UDP的版本，叫做MQTT-SN。這兩種版本由于根據不同的銜接辦法，優缺點自然也就各有不同了。
??(4)有三種音訊發布效勞質量：
??“至多一次”，音訊發布徹底依靠底層TCP/IP網絡。會發作音訊丟掉或重復。這一等級可用于如下狀況，環境傳感器數據，丟掉一次讀記錄無所謂，由于不久后還會有第2次發送。這一種辦法首要普通APP的推送，倘若你的智能設備在音訊推送時未聯網，推送過去沒收到，再次聯網也就收不到了。
??“至少一次”，保證音訊到達，但音訊重復或許會發作。
??“只要一次”，保證音訊到達一次。在一些要求比較嚴格的計費系統中，能夠運用此等級。在計費系統中，音訊重復或丟掉會導致不正確的成果。這種最高質量的音訊發布效勞還能夠用于即時通訊類的APP的推送，保證用戶收到且只會收到一次。
??(5)小型傳輸，開銷很小(固定長度的頭部是2字節)，協議交流最小化，以下降網絡流量。
??這便是為什么在介紹里說它非常適合“在物聯網領域，傳感器與效勞器的通訊，信息的收集”，要知道嵌入式設備的運算才能和帶寬都相對單薄，運用這種協議來傳遞音訊再適合不過了。
??(6)運用Last Will和Testament特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。
??Last Will：即遺言機制，用于通知同一主題下的其他設備發送遺言的設備已經斷開了銜接。
??Testament：遺言機制，功用類似于Last Will。


??4、MQTT協議原理
??4.1 MQTT協議實現辦法
??實現MQTT協議需求客戶端和效勞器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協議中有三種身份：發布者(Publish)、署理(Broker)(效勞器)、訂閱者(Subscribe)。其中，音訊的發布者和訂閱者都是客戶端，音訊署理是效勞器，音訊發布者能夠同時是訂閱者。
??MQTT傳輸的音訊分為：主題(Topic)和負載(payload)兩部分：
??(1)Topic，能夠理解為音訊的類型，訂閱者訂閱(Subscribe)后，就會收到該主題的音訊內容(payload);
??(2)payload，能夠理解為音訊的內容，是指訂閱者具體要運用的內容。
??4.2 網絡傳輸與應用音訊
??MQTT會構建底層網絡傳輸：它將樹立客戶端到效勞器的銜接，供給兩者之間的一個有序的、無損的、根據字節省的雙向傳輸。

??當應用數據經過MQTT網絡發送時，MQTT會把與之相關的效勞質量(QoS)和主落款(Topic)相干系。

??4.3MQTT客戶端
??一個運用MQTT協議的應用程序或許設備，它總是樹立到效勞器的網絡銜接。客戶端能夠：
??(1)發布其他客戶端或許會訂閱的信息;
??(2)訂閱其它客戶端發布的音訊;
??(3)退訂或刪除應用程序的音訊;
??(4)斷開與效勞器銜接。
??4.4 MQTT效勞器
??MQTT效勞器以稱為“音訊署理”(Broker)，可所以一個應用程序或一臺設備。它是坐落音訊發布者和訂閱者之間，它能夠：
??(1)接受來自客戶的網絡銜接;
??(2)接受客戶發布的應用信息;
??(3)處理來自客戶端的訂閱和退訂請求;

??(4)向訂閱的客戶轉發應用程序音訊。

??4.5 MQTT協議中的訂閱、主題、會話
??（1）訂閱(Subscription)
??訂閱包括主題挑選器(Topic Filter)和最大效勞質量(QoS)。訂閱會與一個會話(Session)相關。一個會話能夠包括多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題挑選器。
??（2）會話(Session)
??每個客戶端與效勞器樹立銜接后便是一個會話，客戶端和效勞器之間有狀況交互。會話存在于一個網絡之間，也或許在客戶端和效勞器之間跨過多個接連的網絡銜接。
??（3）主落款(Topic Name)
??銜接到一個應用程序音訊的標簽，該標簽與效勞器的訂閱相匹配。效勞器會將音訊發送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。
??（4）主題挑選器(Topic Filter)
??一個對主落款通配符挑選器，在訂閱表達式中運用，表明訂閱所匹配到的多個主題。
??（5）負載(Payload)

??音訊訂閱者所具體接收的內容。

??4.6 MQTT協議中的辦法
??MQTT協議中界說了一些辦法(也被稱為動作)，來于表明對確定資源所進行操作。這個資源能夠代表預先存在的數據或動態生成數據，這取決于效勞器的實現。通常來說，資源指效勞器上的文件或輸出。首要辦法有：
??1)Connect。等待與效勞器樹立銜接。
??2)Disconnect。等待MQTT客戶端完成所做的作業，并與效勞器斷開TCP/IP會話。
??3)Subscribe。等待完成訂閱。
??4)UnSubscribe。等待效勞器撤銷客戶端的一個或多個topics訂閱。
??5)Publish。MQTT客戶端發送音訊請求，發送完成后返回應用程序線程。