一 客户端定义

MQTT客户端是指运行MQTT库并通过网络连接到MQTT broker的任何设备，这些设备可以从微控制器到成熟的服务器。 publisher 和 subscriber 都属于MQTT Client。

二 生命周期

• 建立连接
  • 指定MQTT broker基本信息接入地址和端口
  • 指定传输类型是TCP还是MQTT或Websocket
  • 是否启用TLS,如果是则选择协议版本并携带相关证书
  • broker如果启用了认证鉴权，则需要携带对应的username和password
  • 配置客户端参数 如 keeplive、clean session、 MQTT协议版本、遗嘱消息(LWT)
• 订阅主题
  • 指定主题过滤器Topic
  • 指定服务质量 QoS
• 接受消息并处理
  • 接受broker推送过来的自己订阅过得消息，并根据具体业务进行处理
• 向指定主题发布消息
  • 指定目标主题Topic
  • 指定消息服务质量 Qos
  • 指定符合要求消息和具体内容
  • 指定消息Retain保留消息标志位
• 取消订阅
  • 指定取消订阅的主题Topic
• 断开连接
  • 主动断开连接，将发布遗嘱消息(LWT)
  • 被冻断开连接

三 发布者

当MQTT Client 连接到 broker 之后就可以发送消息了， 每条PUBLISH消息都包含一个 topic、 Payload。broker会根据topic将消息发送给感兴趣的client; Payload是真正发布的应用消息，内容及格式由应用层决定。

• PUBLISH 发布
  • PUBLISH消息可以有 client 发送给 broker, 也可以由broker 发送给 client， 用来运送应用层消息。
  • Qos发布服务质量标准：标记当前消息传送的交付水平，有 QoS0(最多发送一次),QoS1(最少发送一次),QoS2(正好发送一次)。
  • Retain保留消息标志： 标记当前消息是否保留消息，当retain=1时，broker会存储该消息，当新的client注册订阅是，并且匹配该消息的主题(topic)时，该保留的消息会发送给订阅者。
  • DUP重传标志：标记当前的PUBLISH/PUBREL消息是否为重复发送消息。
  • TopicName：话题名称，标识在和的发布通道。
  • 包唯一标识： 消息的唯一标识，只有QoS1 和QoS2的Publish消息中存在
  • Payload(载荷：应用消息)： PUBLISH消息的载荷是真正需要发布的消息，载荷的内容和格式由应用层决定，MQTT协议层不关心。 载荷的数据长度 = 固定包头中的剩余长度 - 可变报头的长度， 即载荷长度可以为零。
• 发布确认
  • PUBLISH消息的接受方接受消息后需要发送确认应答，不同的服务质量应答消息不一样。
  • QoS = 0: 无需确认应答。
  • QoS = 1: PUBACK 消息.
  • Qos = 2: PUBREC消息，PUBREL消息，PUBCOMP消息

四 订阅者

MQTT是基于发布/订阅模型的协议，在建立连接后，client可以向broker订阅感兴趣的话题。

• SUBSCRIBE 订阅
  • 描述： subscribe消息由 client 发送给 broker， 用于订阅感兴趣的话题。
  • 主题过滤器列表： subscribe消息的有效载荷中至少需要包含一个话题过滤器，话题过滤器由topic和QoS组成。
• SUBACK 订阅确认
  • 描述： suback消息用于确认subscribe消息。
  • 返回码列表：

返回码	描述
0x00	订阅成功，最大QoS 为0
0x01	订阅成功，最大QoS 为1
0x02	订阅成功，最大QoS 为2
0x80	订阅失败

• UNSUBSCRIBE 退订
  • 描述： 消息由client发送给broker，用于退订不感兴趣的话题。
  • 话题列表： 消息中至少需要包含一个话题。
• UNSUBACK 退订确认
  • 描述： UNSUBACK消息用于确认 UNSUBSCRIBE消息。 该消息只包含一个包唯一标识(位于可变报头)。