MQTT 协议详解

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byte1 message_type dupflag QoSLV RETAIN
byte2 Remaining Length
byte3 Variable header
byten ....
MSG

Fixed header(固定头部)

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%%        7   6   5   4      3     2   1      0
byte1 message_type dupflag QoSLV RETAIN
byte2 Remaining Length
  • message_type:消息类型,第4-7位比特,不同的值表示不同的意思,具体如下:

    1. 1 :CONNECT,客户端请求连接服务器
    2. 2 : CONNACK,连接应答
    3. 3 :PUBLISH ,发布一条消息
    4. 4 : PUBACK, 发布应答
    5. 5 : PUBREC, 发布被接收应答发布1
    6. 6 :PUBREL ,发布释放应答发布2
    7. 7 : PUBCOMP,发布完成应答发布3
    8. 8 :SUBSCRIBE,请求订阅
    9. 9 :SUBACK,订阅应答
    10. 10 :UNSUBSCRIBE ,取消订阅
    11. 11 :unsuback,取消订阅应答
    12. 12 :PINGREQ ,ping请求
    13. 13 :PINGRESP,ping回应
    14. 14 :DISCONNECT,客户端断开连接
    15. 15 :保留
  • DUP:用于标识是否是重发的发布,发布应答,订阅,取消订阅的消息,当QoS大于0,且设置必须应答时。

  • QoS:消息的发送保证级别;0:至多一次,1:至少1次 ;2:只有一次 3:保留
  • RETAIN:对发布消息有用,为1时标识发布的消息对新订阅的用户有用,且需要持久化,
  • Remaining Length:低7位为消息的字节数量,第8位为下一个字节也是长度标志位,最大为四个字节。

Variable Header(可变头部)

某些MQTT的命令会包含一个可变的头部组件,它位于 固定头部(fixed header)和负载之间。

Protocol name(协议名称)

协议名出现在一条MQTT 连接消息的可变头部中,这个字段是UTF编码,比如 MQIsdp 或MQTT

Protocol version(协议版本)

协议版本字段出先在一条MQTT连接消息的可变头部中,占用一个字节。

Connect flag(连接标识)

Clean_session,WILL,Will QoS,Retain flags 出现在CONNECT 消息的可变头部。

Clean session flag

位置:在connect flag字节的 第1位(从0位开始),如果该位不置1则服务器需要持久化该客户端的订阅消息,以便下一次连接后继续使用。如果置1,则客户端断开后清空订阅信息,每次连接都需要重新订阅信息。

Will QoS、Will flag 、Will Message

位置:在connect flag 字节的第3 和第4位
這三個flag,就是在MQTT簡介裡被提到的 最後遺囑(Last Will and Testament) 機制所用的flag。這機制是這樣的,client在一開始發送CONNECT訊息給server要求建立連線時,就把要對哪個主題說什麼遺言一起傳給server,當它在不正常的情況下斷線時(比如說網路連線斷掉、裝置故障等等),則這些訊息就會被server主動發佈到該主題上。如果是client主動發送DISCONNECT訊息給server要求斷線時,則此機制將不會有作用。

要啟動此機制,首先就是要將Will flag設為1,這樣就代表要啟用,之後你設定遺言的QoS level為何,server會依照你設定的QoS level來幫你傳送訊息,最後設定此此則遺言是否要保留(Retain)在server上。如果有設定Will flag,則在pyaload內會需要定義Will Topic和Will Message,也就是要對哪個主題發送什麼樣的遺言。

User name 和 password 标识

位置:在connect flag 字节的第6和第7位
客户端在连接时指明是否包含了登陆名称和登陆密码。

Keep Alive timer(存活定时器)

keep alive timer 出现在一个CONNECT消息的可变头部,定义了从客户端接受消息的最大间隔时间(秒),可用于服务端心跳包机制来判断与客户端的网络连接是否已经断开。keep alive timer 字段大小为两个字节,0表示客户端用于不会断开。

Connect return code 返回码

connect return code出现 在CONNACK 消息中,大小为一个字节,当前有意义的值是:

  • 0x00 : 接受连接
  • 0x01: 拒绝连接,协议版本不可用
  • 0x02: 连接失败,标识拒绝
  • 0x03: 服务器连接失败
  • 0x04: 用户名和密码错误
  • 0x05: 没有验证

Topic name (订阅名称)

topic name 出现在MQTT PUBLISH 消息的可变头部,用来标明发布消息所属的channel,订阅时使用该值来标明从哪里接收发布消息。