MQTT協議－MQTT協議簡介及協議原理
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，訊息佇列遙測傳輸協議），是一種基於釋出/訂閱（publish/subscribe）模式的“輕量級”通訊協議，該協議構建於TCP/IP協議上，由IBM在1999年釋出。MQTT最大優點在於，可以以極少的程式碼和有限的頻寬，為連線遠端裝置提供實時可靠的訊息服務。做為一種低開銷、低頻寬佔用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型裝置、移動應用等方面有較廣泛的應用。
1. MQTT協議特點
MQTT是一個基於客戶端-伺服器的訊息釋出/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡單、開放和易於實現的，這些特點使它適用範圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環境中，如：機器與機器（M2M）通訊和物聯網（IoT）。其在，通過衛星鏈路通訊感測器、偶爾撥號的醫療裝置、智慧家居、及一些小型化裝置中已廣泛使用。
MQTT協議當前版本為，2014年釋出的MQTT v3.1.1。除標準版外，還有一個簡化版MQTT-SN，該協議主要針對嵌入式裝置，這些裝置一般工作於百TCP/IP網路，如：ZigBee。
MQTT協議執行在TCP/IP或其他網路協議，提供有序、無損、雙向連線。其特點包括：
- 使用的釋出/訂閱訊息模式，它提供了一對多訊息分發，以實現與應用程式的解耦。
- 對負載內容遮蔽的訊息傳輸機制。
- 對傳輸訊息有三種服務質量（QoS）：
最多一次，這一級別會發生訊息丟失或重複，訊息釋出依賴於底層TCP/IP網路。即：<=1至多一次，這一級別會確保訊息到達，但訊息可能會重複。即：>=1只有一次，確保訊息只有一次到達。即：＝1。在一些要求比較嚴格的計費系統中，可以使用此級別
- 資料傳輸和協議交換的最小化（協議頭部只有2位元組），以減少網路流量
- 通知機制，異常中斷時通知傳輸雙方
2. MQTT協議原理
2.1 MQTT協議實現方式
- 實現
MQTT協議需要：客戶端和伺服器端 MQTT協議中有三種身份：釋出者（Publish）、代理（Broker）（伺服器）、訂閱者（Subscribe）。其中，訊息的釋出者和訂閱者都是客戶端，訊息代理是伺服器，訊息釋出者可以同時是訂閱者。MQTT傳輸的訊息分為：主題（Topic）和負載（payload）兩部分Topic，可以理解為訊息的型別，訂閱者訂閱（Subscribe）後，就會收到該主題的訊息內容（payload）payload，可以理解為訊息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容
2.2 網路傳輸與應用訊息
MQTT會構建底層網路傳輸：它將建立客戶端到伺服器的連線，提供兩者之間的一個有序的、無損的、基於位元組流的雙向傳輸。
當應用資料通過MQTT網路傳送時，MQTT會把與之相關的服務質量（QoS）和主題名（Topic）相關連。
2.3 MQTT客戶端
一個使用MQTT協議的應用程式或者裝置，它總是建立到伺服器的網路連線。客戶端可以：
- 釋出其他客戶端可能會訂閱的資訊
- 訂閱其它客戶端釋出的訊息
- 退訂或刪除應用程式的訊息
- 斷開與伺服器連線
2.4 MQTT伺服器
MQTT伺服器以稱為“訊息代理”（Broker），可以是一個應用程式或一臺裝置。它是位於訊息釋出者和訂閱者之間，它可以：
- 接受來自客戶的網路連線
- 接受客戶釋出的應用資訊
- 處理來自客戶端的訂閱和退訂請求
- 向訂閱的客戶轉發應用程式訊息
2.5 MQTT協議中的訂閱、主題、會話
訂閱（Subscription）
訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和最大服務質量（QoS）。訂閱會與一個會話（Session）關聯。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器。
會話（Session）
每個客戶端與伺服器建立連線後就是一個會話，客戶端和伺服器之間有狀態互動。會話存在於一個網路之間，也可能在客戶端和伺服器之間跨越多個連續的網路連線。
主題名（Topic Name）
連線到一個應用程式訊息的標籤，該標籤與伺服器的訂閱相匹配。伺服器會將訊息傳送給訂閱所匹配標籤的每個客戶端。
主題篩選器（Topic Filter）
一個對主題名萬用字元篩選器，在訂閱表示式中使用，表示訂閱所匹配到的多個主題。
負載（Payload）
訊息訂閱者所具體接收的內容
2.6 MQTT協議中的方法
MQTT協議中定義了一些方法（也被稱為動作）， 來於表示對確定資源所進行操作。 這個資源可以代表預先存在的資料或動態生成資料，這取決於伺服器的實現。通常來說，資源指伺服器上的檔案或輸出。
Connect，等待與伺服器建立連線
Disconnect，等待MQTT客戶端完成所做的工作，並與伺服器斷開TCP/IP會話
Subscribe，等待完成訂閱
UnSubscribe，等待伺服器取消客戶端的一個或多個topics訂閱
Publish，MQTT客戶端傳送訊息請求，傳送完成後返回應用程式執行緒