MQTT协议详解-非常易懂

MQTT协议详解,非常易懂协议地址：当然也有PDF版的，百度一下，不过个人感觉不是官网上的字体和排版最舒服。那么这个协议是用做什么或有什么特色呢？下面是mqtt.org上的首段介绍：Itwasdesignedasanextremelylightweightpublish/subscribemessagingtransport.Itisusefulforconnectionswithremotelocationswhereasmallcodefootprintisrequiredand/ornetworkbandwidthisatapremium.Forexample,ithasbeenusedinsensorscommunicatingtoabrokerviasatellitelink,overoccasionaldial-upconnectionswithhealthcareproviders,andinarangeofhomeautomationandsmalldevicescenarios.Itisalsoidealformobileapplicationsbecauseofitssmallsize,lowpowerusage,minimiseddatapackets,andefficientdistributionofinformationtooneormanyreceiversMQTT是轻量级基于代理的发布/订阅的消息传输协议，它可以通过很少的代码和带宽和远程设备连接。例如通过卫星和代理连接，通过拨号和医疗保健提供者连接，以及在一些自动化或小型设备上，而且由于小巧，省电，协议开销小和能高效的向一和多个接收者传递信息，故同样适用于称动应用设备上。相信在想深入学习这协议必是奔着解决某个问题而来的，上面给出了适用的场景，我之所以想深入的学习和了解这个协议，理由如下：1、可以实现手机消息推送（PUSH）2、协议简单，最小的头部只需2个字节，特别适合于嵌入式中。3、这是个了解什么是协议绝好的例子。相比于其它复杂的协议例如tcp，http协议，至少说明文档看的下去。在这里，我以推送为例子说明，虽然现在现成的推送解决方案已经比较成熟，但是这个RepeatReInventtheWhell还是要做一下，什么都是拿来主义，和搬运工有什么区别。一、需要的环境：1、PHP+Apache或Nginx2、安装开源代理程序Mosquitto，这里用其做为代理服务器，负责连接和分发。安装方法很简单，是编译好的，source是源码安装需要的（make&makeinstall就行）唯一要配置的就是在解压后的config.mk,安装完后设置文件是mosquitto.conf当然主要是设置是否支持ssl，还有就是config.mk最下面的安装位置的设定。这里一切默认。默认启动是绑定的IP是本地IP，端口是1883可以在mosquitto.conf里设置（要去掉前面的#字注释），linux中-c可以指定设置文件并运行比如：mosquitto-c/etc/mosquitto.conf二、协议初解先说一下整个协议的构造，整体上协议可拆分为：固定头部+可变头部+消息体协议说白了就是对于双方通信的一个约定，比如传过来一段字符流，第1个字节表示什么，第2个字节表示什么。。。。一个约定。所以在固定头部的构造如下：1、MessageType(0和15保留，共占4个字节)[php]viewplaincopypublic$operations=array(MQTT_CONNECT=>1,//请求连接MQTT_CONNACK=>2,//请求应答MQTT_PUBLISH=>3,//发布消息MQTT_PUBACK=>4,//发布应答MQTT_PUBREC=>5,//发布已接收，保证传递1MQTT_PUBREL=>6,//发布释放，保证传递2MQTT_PUBCOMP=>7,//发布完成，保证传递3MQTT_SUBSCRIBE=>8,//订阅请求MQTT_SUBACK=>9,//订阅应答MQTT_UNSUBSCRIBE=>10,//取消订阅MQTT_UNSUBACK=>11,//取消订阅应答MQTT_PINGREQ=>12,//ping请求MQTT_PINGRESP=>13,//ping响应MQTT_DISCONNECT=>14//断开连接);2、DUPflag其是用来在保证消息传输可靠的，如果设置为1，则在下面的变长头部里多加MessageId,并需要回复确认，保证消息传输完成，但不能用于检测消息重复发送。3、Qos主要用于PUBLISH（发布态）消息的，保证消息传递的次数。00表示最多一次即<=101表示至少一次即>=110表示一次，即==111保留后用4、Retain主要用于PUBLISH(发布态)的消息，表示服务器要保留这次推送的信息，如果有新的订阅者出现，就把这消息推送给它。如果不设那么推送至当前订阅的就释放了。5、固定头部的byte2是用来保存接下去的变长头部+消息体的总大小的。但是不是并不是直接保存的，同样也是可以扩展的，其机制是，前7位用于保存长度，后一部用做标识。我举个例了，即如果计算出后面的大小为0<length<=127的，正常保存如果是127<length<16383的，则需要二个字节保存了，将第一个字节的最大的一位置1,表示未完。然后第二个字节继续存。拿130来说，第一个字节存10000011,第二个字节存000000001，也就是0x83,0x01,把两个字节连起来看，第二个字节权重从2的8次开始。同起可以加第3个字节，最多可以加至第4个字节。故MQTT协议最多可以实现268435455(0xFF,0xFF,0xFF,0x7F)将近256M的数据。可谓能伸能缩。可变头部这个是可变头部的全貌。1、首先最上面的8个字节是ProtocolName(编码名)，UTF编码的字符“MQIsdp”，头两个是编码名提长为6。这里多说一些，接下去的协议多采用这种方式组合，即头两个字节表示下一部分的长，然后后面跟上内容。这里头两个字节长为6，下面跟6个字符“MQIsdp”。2、ProtocolVersion，协议版本号，v3也是固定的。3、ConnectFlag，连接标识，有点像固定头部的。8位分别代表不同的标志。第1个字节保留。CleanSession,Willflag，WillQos,WillRetain都是相对于CONNECT消息来说的。CleanSession:0表示如果订阅的客户机断线了，那么要保存其要推送的消息，如果其重新连接时，则将这些消息推送。1表示消除，表示客户机是第一次连接，消息所以以前的连接信息。WillFlag，表示如果客户机在不是在发送DISCONNECT消息中断，比如IO错误等，将些置为1,要求重传。并且下且的WillQos和WillRetain也要设置，消息体中的Topic和MessageID也要设置，就是表示发生了错误，要重传。WillQos，在CONNECT非正常情况下设置，一般如果标识了WillFlag，那么这个位置也要标识。WillRETAIN：同样在CONNECT中，如果标识了WillFlag,那么些位也一定要标识usenameflag和passwordflag，用来标识是否在消息体中传递用户和密码，只有标识了，消息体中的用户名和密码才用效，只标记密码而不标记用户名是不合法的。4、KeepAlive，表示响应时间，如果这个时间内，连接或发送操作未完成，则断开tcp连接，表示离线。5、ConnectReturnCode即通常于CONNACK消息中，表示返回的连接情况，我可以通过此检验连接情况。6、TopicName，订阅消息标识，MQTT是基于订阅/发布的消息，那么这个就是消息订阅的标识，像新闻客户端里的订阅不同的栏目一样。用于区别消息的推送类别。主要用于PUBLISH和SUBSCRIBE中。最大可支持32767个字符，即4个字节。消息体（PayLoad）只有3种消息有消息体CONNECT，SUBSCRIBE，SUBACKCONNECT主要是客户机的ClientID，订阅的Topic和Message以及用户名和密码，其于变长头部中的will是对应的。SUBSCRIBE是包含了一系列的要订阅的主题以及QOS。SUBACK是用服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QOS进行确认和回复。而PUBLISH是消息体中则保存推送的消息，以二进制形式，当然这里的编辑可自定义。7、MessageIdentifier包含于PUBLISH,PUBACK,PUBREC,PUBREL,PUBCOMP,SUBSCRIBE,SUBACK,UNSUBSCRIBE,UNSUBACK.其为16位字符表示，用于在Qos为1或2时标识Message的，保证Message传输的可靠性。至于具体的消息例子，我们在后面的代码中慢慢体现。