MQTT协议详解非常易懂.docx
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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，XX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:
Itwas deｓｉgnedasanｅｘtremely lｉgｈtweightｐublish/ｓubscribeｍessagingｔｒansport.Ｉtｉｓ usｅfulfoｒ ｃｏnnｅctｉｏns
ｗith remotｅlocatiｏnswhｅre asmａllｃｏｄe footprｉntｉs
requirｅdand/oｒnetworkｂaｎdwｉｄｔhiｓatapremium．Forexample,iｔhaｓbeenｕｓｅｄ in sensｏｒsｃommuｎicatiｎgtoa brｏkｅr ｖiasａｔellｉtｅlｉnk， oｖeroccasioｎaldial-upconｎeｃtｉonswitｈ healtｈcａｒｅｐrｏｖidｅrs,andinａｒaｎgｅofhｏme auｔoｍaｔionanｄsｍalｌdeｖｉce scｅｎarｉos．
It isaｌsｏ ideaｌformｏｂilｅ applｉcaｔioｎｓ becauseof itｓｓmalｌsiｚｅ, lowｐoｗeruｓagｅ，mｉｎｉｍiseddaｔa pacｋｅts，andｅfｆiｃｉeｎｔdisｔｒiｂuｔiｏnofinfoｒmatiｏnto one ｏrmany receｉvers
MＱTT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Nginx
2、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， ｂinarｙ是编译好的,sｏurce是源码安装需要的（make ＆aｍｐ;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］ view pｌａｉncopypublic$operaｔions=aｒrａy（ "MQTＴ＿ＣONNEＣT＂=>1，//请求连接 "MQTT_CＯNNACＫ＂=＆gｔ;2，//请求应答 ＂MQＴT_PUＢLISH"=&ｇt；3，//发布消息 "MQＴT_ＰＵBＡＣK"=&gｔ；4,//发布应答 ＂MQＴＴ_ＰUＢREC"=>5,/／发布已接收，保证传递１ "MＱＴT_PＵBREＬ"=>6，/／发布释放,保证传递2 "ＭQTＴ_PUＢCOMP＂=>7,//发布完成，保证传递3 "MQＴT_ＳUＢSCRIＢＥ＂=>8,//订阅请求 "ＭQTT＿SUBAＣK"＝＆gt;9，//订阅应答 ＂MQTT_UNSUBSCRIBE"＝&gｔ;10，//取消订阅 "MＱTT_UNSUBＡCＫ＂=&ｇt；11,//取消订阅应答 "MQTT_PINGREＱ"＝&ｇt;１２,／/ｐｉnｇ请求 "MQTT＿PIＮGＲＥSＰ＂=>；13,／/pｉｎg响应 "MＱTT_DISＣONNＥCＴ"=＆gt;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&ｌt;=１
01表示至少一次即＆gt;=1
10表示一次，即==1
1１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＆lt;ｌengｔh<=127的,正常保存
如果是127<lengｔｈ＆lｔ;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、Cｏnnect Flag,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。
Cｌean Seｓsion：
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,ＳUBACK
CONNECＴ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。
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