Mqtt协议规范
来源:互联网 发布:淘宝买家退货率 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 22:58
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MQTT(Message Queue Telemetry Transport),遥测传输协议,提供订阅/发布模式,更为简约、轻量,易于使用,针对受限环境(带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定),可以简单概括为物联网打造,官方总结特点如下:
1.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。2. 对负载内容屏蔽的消息传输。3. 使用 TCP/IP 提供网络连接。4. 有三种消息发布服务质量: “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。 “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。 “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。5. 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。6. 使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。 消息格式 一:固定头部MQTT的消息包含着一个有两个字节大小的固定头部bit 7 6 5 4 3 2 1 0 byte 1Message TypeDUP flagQoS levelRETAINbyte 2Remaining Length二:消息类型(Message Tpe)消息类型(4-7),使用4位二进制表示,可代表16种消息类型:
Mnemonic Enumeration Description Reserved0Reserved----保留待用CONNECT1Client request to connect to Server----客户端连接请求CONNACK2Connect Acknowledgment----连接反馈PUBLISH3Publish message-----发布消息PUBACK4Publish Acknowledgment-----发布反馈PUBREC5Publish Received (assured delivery part 1)----发布消息被接收PUBREL6Publish Release (assured delivery part 2)PUBCOMP7Publish Complete (assured delivery part 3)----发布消息完成SUBSCRIBE8Client Subscribe request----客户端订阅SUBACK9Subscribe Acknowledgment----订阅反馈UNSUBSCRIBE10Client Unsubscribe request----客户端解除订阅UNSUBACK11Unsubscribe Acknowledgment----接触订阅反馈PINGREQ12PING Request-------心跳检测PINGRESP13PING Response----心跳反馈DISCONNECT14Client is Disconnecting----客户端断开连接Reserved15Reserved----保留待用三:DUP flag(打开标志)
保证消息可靠传输,默认为0,只占用一个字节,表示第一次发送。不能用于检测消息重复发送等。只适用于客户端或服务器端尝试重发PUBLISH, PUBREL, SUBSCRIBE 或 UNSUBSCRIBE消息,注意需要满足以下条件:
当QoS > 0 消息需要回复确认此时,在可变头部需要包含消息ID。当值为1时,表示当前消息先前已经被传送过。
四:QoS(Quality of Service,服务质量)
使用两个二进制表示PUBLISH类型消息:
QoS value bit 2 bit 1 Description 000至多一次发完即丢弃<=1101至少一次需要确认回复>=1210只有一次需要确认回复=1311待用,保留位置五:RETAIN(保持)
仅针对PUBLISH消息。不同值,不同含义:
1:表示发送的消息需要一直持久保存(不受服务器重启影响),不但要发送给当前的订阅者,并且以后新来的订阅了此Topic name的订阅者会马上得到推送。
备注:新来乍到的订阅者,只会取出最新的一个RETAIN flag = 1的消息推送。
0:仅仅为当前订阅者推送此消息。
假如服务器收到一个空消息体(zero-length payload)、RETAIN = 1、已存在Topic name的PUBLISH消息,服务器可以删除掉对应的已被持久化的PUBLISH消息。
六:QoS level决定的消息流
QoS level为Quality of Service level的缩写,翻译成中文,服务质量等级。
MQTT 3.1协议在"4.1 Quality of Service levels and flows"章节中,仅仅讨论了客户端到服务器的发布流程,不太完整。因为决定消息到达率,能够提升发送质量的,应该是服务器发布PUBLISH消息到订阅者这一消息流方向。
QoS level 0
至多发送一次,发送即丢弃。没有确认消息,也不知道对方是否收到。
Client Message and direction Server QoS = 0PUBLISH
---------->Action: Publish message to subscribers then Forget
Reception: <=1针对的消息不重要,丢失也无所谓。
网络层面,传输压力小。
QoS level 1
所有QoS level 1都要在可变头部中附加一个16位的消息ID。
SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE消息使用QoS level 1。
针对消息的发布,Qos level 1,意味着消息至少被传输一次。
发送者若在一段时间内接收不到PUBACK消息,发送者需要打开DUB标记为1,然后重新发送PUBLISH消息。因此会导致接收方可能会收到两次PUBLISH消息。针对客户端发布消息到服务器的消息流:
Client Message and direction Server QoS = 1
DUP = 0
Message ID = xAction: Store message
PUBLISH
---------->Actions:
Store message
- Publish message to subscribers
Delete message
Reception: >=1Action: Discard messagePUBACK
<----------Message ID = x针对服务器发布到订阅者的消息流:
Server Message and direction Subscriber QoS = 1
DUP = 0
Message ID = xPUBLISH
---------->Actions:
Store message
- Make message available
Reception: >=1
PUBACK
<----------Message ID = x发布者(客户端/服务器)若因种种异常接收不到PUBACK消息,会再次重新发送PUBLISH消息,同时设置DUP标记为1。接收者以服务器为例,这可能会导致服务器收到重复消息,按照流程,broker(服务器)发布消息到订阅者(会导致订阅者接收到重复消息),然后发送一条PUBACK确认消息到发布者。
在业务层面,或许可以弥补MQTT协议的不足之处:重试的消息ID一定要一致接收方一定判断当前接收的消息ID是否已经接受过
但一样不能够完全确保,消息一定到达了。
QoS level 2
仅仅在PUBLISH类型消息中出现,要求在可变头部中要附加消息ID。
级别高,通信压力稍大些,但确保了仅仅传输接收一次。
先看协议中流程图,Client -> Server方向,会有一个总体印象:
Client Message and direction Server QoS = 2
DUP = 0
Message ID = xAction: Store message
PUBLISH
---------->Action(a) Store messageor
Actions(b):PUBREC
- Store message ID
- Publish message to subscribers
<----------Message ID = xMessage ID = xPUBREL
---------->Actions(a):
- Publish message to subscribers
- Delete message
or
Action(b): Delete message IDAction: Discard messagePUBCOMP
<----------Message ID = xServer -> Subscriber:
Server Message and direction Subscriber QoS = 2
DUP = 0
Message ID = xPUBLISH
---------->Action: Store message PUBREC
<----------Message ID = xMessage ID = xPUBREL
---------->Actions:
- Make message available
PUBCOMP
<----------Message ID = xServer端采取的方案a和b,都包含了何时消息有效,何时处理消息。两个方案二选一,Server端自己决定。但无论死采取哪一种方式,都是在QoS level 2协议范畴下,不受影响。若一方没有接收到对应的确认消息,会从最近一次需要确认的消息重试,以便整个(QoS level 2)流程打通。
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