MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议,有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台,几乎可以把所有联网物品和外部连接起来,被用来当做传感器和致动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。
MQTT简介
早在1999年,IBM的Andy Stanford-Clark博士以及Arcom公司ArlenNipper博士发明了MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)技术[1] 。据Andy Stanford-Clark博士称,MQTT将在今年和明年呈现爆炸式增长。
MQTT的话题是我俩谈论开源物联网平台Pachube时提到的。Stanford-Clark认为Pachube很酷,其不足之处是不具备真正的推送功能。你需要不断不断轮询才能得到即时数据。这正是MQTT能够实现的,他提到了使用推送通信系统的石油管道检测系统。
MQTT应用
IBM和St.Jude医疗中心通过MQTT开发了一套Merlin系统,该系统使用了用于家庭保健的传感器。St. Jude医疗中心设计了一个叫做Merlin@home的心脏装置,这种无线发射器可以用来监控那些已经植入复律-除颤器和起搏器(两者都是基本的传感器)的心脏病人。
该产品利用MQTT把病人的即时更新信息传给医生/医院,然后医院进行保存。这样的话,病人就不用亲自去医院检查心脏仪器了,医生可以随时查看病人的数据,给出建议,病人在家里就可以自行检查。
IBM称该发射器包括一个大型触摸屏,一个嵌入式键盘平台,以及一个Linux操作系统。
在未来几年,MQTT的应用会越来越广,值得关注。
通过MQTT协议,目前已经扩展出了数十个MQTT服务器端程序,可以通过PHP,JAVA,Python,C,C#等系统语言来向MQTT发送相关消息。
此外,国内很多企业都广泛使用MQTT作为Android手机客户端与服务器端推送消息的协议。其中Sohu,Cmstop手机客户端中均有使用到MQTT作为消息推送消息。据Cmstop主要负责消息推送的高级研发工程师李文凯称,随着移动互联网的发展,MQTT由于开放源代码,耗电量小等特点,将会在移动消息推送领域会有更多的贡献,在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集,MQTT都可以作为考虑的方案之一。在未来MQTT会进入到我们生活的各各方面。
如果需要下载MQTT服务器端,可以直接去MQTT官方网站点击Software进行下载MQTT协议衍生出来的各个不同版本。
MQTT特点
MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:
- 使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合;
- 对负载内容屏蔽的消息传输;
- 使用 TCP/IP 提供网络连接;
- 有三种消息发布服务质量:
- “至多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。
- “至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。
- “只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。
- 小型传输,开销很小(固定长度的头部是 2 字节),协议交换最小化,以降低网络流量;
- 使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制;
MQTT协议
- 轻量级的 machine-to-machine 通信协议。
- publish/subscribe模式。
- 基于TCP/IP。
- 支持QoS。
- 适合于低带宽、不可靠连接、嵌入式设备、CPU内存资源紧张。
- 是一种比较不错的Android消息推送方案。
- FacebookMessenger采用了MQTT。
- MQTT有可能成为物联网的重要协议。
消息体
MessageType
CONNECT
TCP连接建立完毕后,Client向Server发出一个Request。
如果一段时间内接收不到Server的Response,则关闭socket,重新建立一个session连接。
如果一个ClientID已经与服务器连接,则持有同样ClientID的旧有连接必须由服务器关闭后,新建立才能建立。
CONNECT
TCP连接建立完毕后,Client向Server发出一个Request。
如果一段时间内接收不到Server的Response,则关闭socket,重新建立一个session连接。
如果一个ClientID已经与服务器连接,则持有同样ClientID的旧有连接必须由服务器关闭后,新建立才能建立。
CONNACK
Server发出Response响应。
- 0x00 Connection Accepted
- 0x01 Connection Refused: unacceptable protocol version
- 0x02 Connection Refused: identifier rejected
- 0x03 Connection Refused: server unavailable
- 0x04 Connection Refused: bad user name or password
- 0x05 Connection Refused: not authorized
PUBLISH 发布消息
Client/Servier均可以进行PUBLISH。publish message 应该包含一个TopicName(Subject/Channel),即订阅关键词。
PUBACK 发布消息后的确认
QoS=1时,Server向Client发布该确认(Client收到确认后删除),订阅者向Server发布确认。
PINGREQ / PINGRES 心跳
Client有责任发送KeepAliveTime时长告诉给Server。在一个时长内,发送PINGREQ,Server发送PINGRES确认。
Server在1.5个时长内未收到PINGREQ,就断开连接。
Client在1个时长内未收到PINGRES,断开连接。
一般来说,时长设置为几个分钟。最大18hours,0表示一直未断开。