目录

一、简述

二、设计规范

三、MQTT协议原理

3.1 MQTT协议实现方式

3.2 网络传输与应用消息

3.3 MQTT客户端

3.4 MQTT服务器

3.5 MQTT协议中的订阅、主题、会话

3.6 MQTT协议中的方法

四.MQTT脑图

五.体验MQTT

搭建MQTT服务器（Broker）

 MQTT客户端

PC客户端

客户端库移植

编译安装

---

一、简述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

补充：

 CS架构：客户端与服务器模型

BS架构：网页与服务器模型

P2P架构：point to point 点对点通信模型

MQTT模型：

broker：二倒贩子，只负责搬运消息

二、设计规范

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

• （1）精简，不添加可有可无的功能；
• （2）发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；
• （3）允许用户动态创建主题，零运维成本；
• （4）把传输量降到最低以提高传输效率；
• （5）把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；
• （6）支持连续的会话控制；
• （7）理解客户端计算能力可能很低；
• （8）提供服务质量管理；
• （9）假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

三、MQTT协议原理

3.1 MQTT协议实现方式

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

• （1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；
• （2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

3.2 网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

3.3 MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

• （1）发布其他客户端可能会订阅的信息；
• （2）订阅其它客户端发布的消息；
• （3）退订或删除应用程序的消息；
• （4）断开与服务器连接。

3.4 MQTT服务器

MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

• （1）接受来自客户的网络连接；
• （2）接受客户发布的应用信息；
• （3）处理来自客户端的订阅和退订请求；
• （4）向订阅的客户转发应用程序消息。

3.5 MQTT协议中的订阅、主题、会话

一、订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

二、会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

三、主题名（Topic Name）

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

四、主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

五、负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容。

3.6 MQTT协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

• （1）Connect。等待与服务器建立连接。
• （2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。
• （3）Subscribe。等待完成订阅。
• （4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
• （5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程

注意：QoS：发布消息的服务质量，即：保证消息传递的次数

Ø00：最多一次，即：<=1Ø01：至少一次，即：>=1Ø10：一次，即：=1Ø11：预留

四.MQTT脑图

 五.体验MQTT

搭建MQTT服务器（Broker）

tar xf mosquitto-1.6.3.tar.gz
cd mosquitto-1.6.3/
make
sudo make install

安装完成后，终端输入mosquitto命令即可运行。端口默认是1883

 MQTT客户端

PC客户端

PC客户端测试推荐使用MQTT.fx客户端软件

官网下载地址:

Download – Softbladehttp://mqttfx.jensd.de/index.php/download

Client ID是客户端唯一标识（类似与QQ），测试时候注意客户端ID不能一样，否则会出现互顶现象，可使用Generate按钮产生随机ID。

 

 

客户端库移植

编译安装

官方下载地址

GitHub - eclipse/paho.mqtt.c at v1.3.0An Eclipse Paho C client library for MQTT for Windows, Linux and MacOS. API documentation: https://eclipse.github.io/paho.mqtt.c/ - GitHub - eclipse/paho.mqtt.c at v1.3.0https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c/tree/v1.3.0

unzip paho.mqtt.c-1.3.0.zip
cd paho.mqtt.c-1.3.0/
mkdir install(在源码目录新建一个安装目录)
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr
make
make install  //最后错误可以忽略