MQTT協(xié)議通信過程

MQTT連接服務(wù)器

客戶端到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接建立后，客戶端發(fā)送給服務(wù)器的第一個報文必須是CONNECT報文

在一個網(wǎng)絡(luò)連接上，客戶端只能發(fā)送一次CONNECT報文，如果出現(xiàn)第二個CONNECT 報文，按照協(xié)議標準，服務(wù)器會將第二個CONNECT報文當作協(xié)議違規(guī)處理并斷開客戶端的連接。

對于正常的連接請求，服務(wù)器必須產(chǎn)生應(yīng)答報文，如果無法建立會話，服務(wù)器應(yīng)該在應(yīng)答報文中報告對應(yīng)的錯誤代碼。

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MQTT訂閱主題

客戶端向服務(wù)器發(fā)送SUBSCRIBE報文用于創(chuàng)建一個或多個訂閱。

在服務(wù)器中，會記錄這個客戶關(guān)注的一個或者多個主題，當服務(wù)器收到這些主題的PUBLISH報文的時候，將分發(fā)應(yīng)用消息到與之匹配的客戶端中。

SUBSCRIBE報文支持通配符，也為每個訂閱指定了最大的QoS等級，服務(wù)器根據(jù)這些信息分發(fā)應(yīng)用消息給客戶端。

SUBSCRIBE報文擁有固定報頭、可變報頭、有效載荷。

當服務(wù)器收到客戶端發(fā)送的一個SUBSCRIBE報文時，必須向客戶端發(fā)送一個SUBACK報文響應(yīng)，同時SUBACK報文必須和等待確認的SUBSCRIBE報文有相同的報文標識符。

如果服務(wù)器收到一個SUBSCRIBE報文，報文的主題過濾器與一個現(xiàn)存訂閱的主題過濾器相同，那么必須使用新的訂閱徹底替換現(xiàn)存的訂閱。新訂閱的主題過濾器和之前訂閱的相同，但是它的最大QoS值可以不同。與這個主題過濾器匹配的任何現(xiàn)存的保留消息必須被重發(fā)，但是發(fā)布流程不能中斷。

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SUBSCRIBE報文的有效載荷包含了一個主題過濾器列表，它們表示客戶端想要訂閱的主題，SUBSCRIBE報文有效載荷中的主題過濾器列表必須是UTF-8字符串。

服務(wù)器應(yīng)該支持包含通配符的主題過濾器。如果服務(wù)器選擇不支持包含通配符的主題過濾器，必須拒絕任何包含通配符過濾器的訂閱請求。

每一個過濾器后面跟著一個字節(jié)，這個字節(jié)被叫做服務(wù)質(zhì)量要求（Requested QoS）。它給出了服務(wù)器向客戶端發(fā)送應(yīng)用消息所允許的最大QoS等級。

MQTT發(fā)布消息

PUBLISH控制報文是指從客戶端向服務(wù)器或者服務(wù)器向客戶端發(fā)送一個應(yīng)用消息。其實從服務(wù)器分發(fā)的報文給訂閱者，也是屬于PUBLISH控制報文。

服務(wù)質(zhì)量等級 QoS

QoS的值表示應(yīng)用消息分發(fā)的服務(wù)質(zhì)量等級保證，在不同的服務(wù)質(zhì)量等級中，PUBLISH控制報文的處理方式也是不同的，而且PUBLISH報文的接收者（可以是服務(wù)器，也可以是客戶端）必須按照根據(jù)PUBLISH報文中的QoS等級發(fā)送對應(yīng)的應(yīng)答報文。

PUBLISH報文固定報頭的bit2-bit1位表示服務(wù)質(zhì)量等級：

MQTT按照這里定義的服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 等級分發(fā)應(yīng)用消息。服務(wù)器分發(fā)應(yīng)用消息給多個客戶端（訂閱者）時，每個客戶端獨立處理。從發(fā)布者發(fā)布消息到接受者，分發(fā)的消息服務(wù)質(zhì)量可能是不同的，這取決于訂閱者訂閱主題時指定的服務(wù)質(zhì)量等級。而對于發(fā)布者而言，發(fā)布消息時就指定了服務(wù)質(zhì)量等級。

QoS0的PUBLISH控制報文

消息的分發(fā)依賴于底層網(wǎng)絡(luò)的能力。服務(wù)器不會發(fā)送響應(yīng)，發(fā)布者也不會重試，它在發(fā)出這個消息的時候就立馬將消息丟棄，這個消息可能送達一次也可能根本沒送達。

發(fā)布者必須發(fā)送QoS等于0，DUP等于0的PUBLISH報文。

在服務(wù)器接受PUBLISH報文時要將消息分發(fā)給訂閱該主題（消息）的訂閱者。

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QoS1的PUBLISH控制報文

服務(wù)質(zhì)量確保消息至少送達一次，甚至可能被多次處理。QoS1的PUBLISH報文的可變報頭中包含一個報文標識符，需要PUBACK報文確認。

發(fā)布者在每次發(fā)送新的應(yīng)用消息都必須分配一個未使用的報文標識符，在發(fā)布消息的同時將消息存儲起來，等待服務(wù)器的應(yīng)答，直到從接收者那收到對應(yīng)的PUBACK報文。發(fā)送的PUBLISH報文必須包含報文標識符且QoS等于1，DUP等于0。

一旦發(fā)布者收到來自服務(wù)器的PUBACK報文后，這個報文標識符就可以重復(fù)使用。

接收者響應(yīng)的PUBACK報文必須包含一個報文標識符，這個標識符來自接收到的PUBLISH報文。在發(fā)送了PUBACK報文之后，接收者必須將任何包含相同報文標識符的入站PUBLISH報文當作一個新的消息，并忽略它的DUP標志的值。

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QoS2的PUBLISH控制報文

這是最高等級的服務(wù)質(zhì)量，必須保證有且只有處理一次消息，消息丟失和重復(fù)都是不可接受的。使用這個服務(wù)質(zhì)量等級會有額外的開銷。

QoS2的消息可變報頭中有報文標識符。

QoS2的PUBLISH報文的接收者使用一個兩步確認過程來確認收到。

發(fā)送者必須給要發(fā)送的新應(yīng)用消息分配一個未使用的報文標識符。發(fā)送的PUBLISH報文必須包含報文標識符且報文的QoS等于2,，DUP等于0。

在消息發(fā)出去后，需要將這個消息存儲起來，而且必須將這個PUBLISH報文看作是未確認的，直到從接收者那收到對應(yīng)的PUBREC報文。

當發(fā)布者收到的PUBREC報文后必須發(fā)送一個PUBREL報文。PUBREL報文必須包含與原始PUBLISH報文相同的報文標識符。

而且發(fā)布者還必須必須將這個PUBREL報文看作是未確認的，直到從接收者那收到對應(yīng)的PUBCOMP報文。一旦發(fā)送了對應(yīng)的PUBREL報文就不能重發(fā)這個PUBLISH報文。

所以就如下圖所示，在發(fā)布消息的時候，立馬存儲消息，在收到PUBREC報文后必須將存儲的消息丟棄掉，然后存儲報文標識符，與此同時還要將PUBREL報文發(fā)送出去，最后在收到PUBCOMP報文后，才丟棄存儲的報文標識符。

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當然啦，對應(yīng)分發(fā)消息也是比較復(fù)雜的，它一般有兩種處理方案，每一種方案都要確保消息有且只有處理一次。

接收者（此處指服務(wù)器）響應(yīng)的PUBREC報文必須包含報文標識符，這個標識符來自接收到的PUBLISH報文。

發(fā)送PUBREC報文后，在收到對應(yīng)的PUBREL報文之前，接收者可以將消息分發(fā)給訂閱者，但是必須要存儲報文標識符（方案1）。

當然，它在這種情況下，也可以存儲消息，直到收到PUBREL報文才將消息分發(fā)到訂閱者（方案2）。

而當它收到PUBREL報文后，它必須發(fā)送PUBCOMP報文響應(yīng)發(fā)布者，該報文必須包含與PUBREL報文相同的標識符。

與此同時，它可以丟棄存儲的報文標識符（方案1），而不必再分發(fā)應(yīng)用消息給訂閱者。

如果此前沒有分發(fā)應(yīng)用消息給訂閱者（方案2），那么此時需要分發(fā)應(yīng)用消息給訂閱者，然后丟棄消息。

在接收者發(fā)送PUBCOMP報文之后，接收者必須將包含相同報文標識符的任何后續(xù)PUBLISH報文當作一個新的發(fā)布。

取消訂閱

客戶端發(fā)送UNSUBSCRIBE報文給服務(wù)器，用于取消訂閱主題。

UNSUBSCRIBE報文固定報頭的第3,2,1,0位是保留位且必須分別設(shè)置為0,0,1,0。否則服務(wù)器必須認為任何其它的值都是不合法的并關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連。具體的描述可以看協(xié)議文檔。

UNSUBSCRIBE報文的有效載荷包含客戶端想要取消訂閱的主題過濾器列表。UNSUBSCRIBE報文中的主題過濾器必須是連續(xù)打包的UTF-8編碼字符串。

UNSUBSCRIBE報文的有效載荷必須至少包含一個主題過濾器列表，而且這個主題過濾器是已經(jīng)被客戶端訂閱的，否則的話沒有訂閱也就沒有取消訂閱一說了。如果一個UNSUBSCRIBE報文沒有有效載荷是違反協(xié)議的標準的，服務(wù)器也不會去處理它。

而對于服務(wù)器刪除了一個訂閱，那么它將不會再分發(fā)該主題的消息到這個客戶端中。而且它必須完成分發(fā)任何已經(jīng)開始往客戶端發(fā)送的QoS1和QoS2的消息，以保證消息的服務(wù)質(zhì)量。

然后服務(wù)器必須發(fā)送UNSUBACK報文來響應(yīng)客戶端的UNSUBSCRIBE請求。UNSUBACK報文必須包含和UNSUBSCRIBE報文相同的報文標識符。即使沒有刪除任何主題訂閱（客戶端取消訂閱的主題未被訂閱），服務(wù)器也必須發(fā)送一個UNSUBACK響應(yīng)。

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斷開連接

DISCONNECT報文是客戶端發(fā)給服務(wù)端的最后一個控制報文。表示客戶端正常斷開連接。

DISCONNECT報文的固定報頭保留位必須全為0。

客戶端發(fā)送DISCONNECT報文之后必須關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接，不能通過那個網(wǎng)絡(luò)連接再發(fā)送任何控制報文。

服務(wù)端在收到DISCONNECT報文時必須丟棄任何與當前連接關(guān)聯(lián)的未發(fā)布的遺囑消息。而且當客戶端沒有關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接的時候服務(wù)器應(yīng)該主動去關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。