物联网系统在选择网络通信协议时，一般采用发布-订阅的通信模式。发布-订阅模式包含三个角色，分别是发布者（Publisher）、经纪人（Broker）和订阅者（Subscriber）。
因为在物联网场景中，一个传感器通常需要触发多个服务或者终端执行动作。这样，传感器只需要向经纪人发布特定主题的消息，所有订阅了该主题消息的订阅者都会从经纪人收到该消息。
MQTT(MQ Telemetry Transport)协议采用的就是发布 - 订阅通信模式。
MQTT 特点
- 采用二进制的消息内容编码格式，所以二进制数据、JSON 和图片等负载内容都可以方便传输。
- 协议头很紧凑，协议交互也简单，保证了网络传输流量很小。
- 支持 3 种 QoS（Quality of Service，服务质量）级别，便于应用根据不同的场景需求灵活选择。
QoS:指通信双方关于消息传送可靠程度的协商。QoS 0，消息只发送一次，消息可能丢失；QoS 1 呢，发送方会接收反馈，保证消息的送达，但是可能消息会重复。QoS 2 级别，通过发送方和接收方的多次交互，保证消息有且只有一次。
使用hbmqtt体验MQTT
安装hbmqtt
pip3 install hbmqtt
使用Eclipse在线Broke服务
mqtt.eclipse.org
This is a public test MQTT broker service. It currently listens on the following ports:
1883 : MQTT over unencrypted TCP
8883 : MQTT over encrypted TCP
80 : MQTT over unencrypted WebSockets (note: URL must be /mqtt )
443 : MQTT over encrypted WebSockets (note: URL must be /mqtt )
消息传输
- 订阅
/mqtt/hello主题
hbmqtt_sub --url mqtt://mqtt.eclipse.org:1883 -t /geekbang/iot
- 使用hbmqtt_pub 向Eclipse 在线Broke服务发布该主题消息
hbmqtt_pub --url mqtt://mqtt.eclipse.org:1883 -t /mqtt/hello -m Hello,Mqtt!
- 演示效果
MQTT 协议报文格式解析
mqtt 报文格式
mqtt报文的第一个字节的高四位为数据类型，MQTT 3.1.1 版本一共定义了 14 种数据包的类型：
MQTT 协议为了实现KeepAlive，定义了 PINGREQ 和 PINGRESP 这两种消息类型。它们都没有可变头部和消息体，也就是说都只有 2 个字节大小
报文第一个字节的低四位指明了数据包标识位
抓包
高四位为03，表示这是一个
publish 的报文。
第二个字节的最高位为延续位，为1时，表示还有第三个字节，消息体的字节数由第二个字节和第三个字节共同指定，同样第三个字节最高位还是延续位，表示是否还有第四个字节。以此类推，最多有5个字节。所以消息体的最大长度为（2^28 = 256MB）。
