MQTT入门（1）- 简要介绍

MQTT（MQ Telemetry Transport）消息队列遥测传输协议

是TCP / IP协议之上，基于发布Publish/订阅Subscribe模式，机器到机器（M2M）通信，二进制传输的轻量级消息协议。1999年IBM开发，2010年对外免费开放，2014年正式成为OASIS的官方标准。

虽然名称里有MQ，但它不是Message Queue，它并不会保证消息的顺序。

和 RabbitMQ 相比：考虑在低带宽、不可靠的4G/LTE网络上运行（可靠性），多用于IoT、M2M、IM。
和 HTTP 相比：通信量减少（低带宽）、设备耗电量减少（低功耗）、支持消息推送、Pub/Sub模型，双向1对多/多对多通信等。

MQTT最小的packet大小是只有2个字节的header。



目前百度、阿里、腾讯、京东、移动等都有物联网平台，而MQTT是物联网中相当重要的角色。

物联网环境下，大量的device或sensor需要将很小的数据定期发送出去，并接受外部传回来的数据。这样的数据交换是大量存在的。



MQTT通过Broker转发消息，所以可以穿透NAT，类似的协议还有AMQP、XMPP等。

MQTT协议里面是按照设备一直在线设计的，数据都是保存在内存里的，所以MQTT是比较吃内存的。

官方网站：http://mqtt.org/
默认端口：1883/8883(TLS)
最新标准：MQTT v3.1.1（OASIS）
  英文版：http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html
  中文版：https://github.com/mcxiaoke/mqtt

下一个版本MQTT v5.0也即将很快发布。（没有 MQTT v4.0，因为 protocol level v3.1是3，而v3.1.1是4）
https://blog.codecentric.de/en/2017/11/hello-mqtt-version-5-0/

（1）基本概念
Publish/Subscribe
替代传统的客户端/服务器模型
多维度解耦
   空间解耦：发布者和订阅者不需要知道对方
   时间解耦：发布者和订阅者不需要同时运行（离线消息）
   同步解耦：发布和接受都是异步通信，无需停止任何处理
订阅者可以取消订阅
Messages
Topics
树状结构命名用“/”区分，类似于REST，比如：home/light/brightness
通配符：
   + 单层通配符 如，a/b/+” 匹配 “a/b/c1” 和 “a/b/c2”，但是不匹配 “a/b/c/d”
   # 多层通配符 如 “a/b/c/#" 可以匹配 “a/b/c”、“a/b/c/d” 和  “a/b/c/d/e”
命名规范：http://tinkerman.cat/mqtt-topic-naming-convention/
Server/Broker
负责接收消息，过滤消息并转发给消息订阅者
Client
Broker之外的都是客户端，可以发布或订阅消息

*** pub/sub模型是基于topic的消息转发系统，每个消息都会被贴上一个特定的topic，
消息并不会直接发送给订阅者，而是发布者首先将带有topic的消息发送broker。
订阅者可以从broker订阅自己相关的topic，当broker接收到发布过来的消息后，
broker开始执行基于topic的过滤，将特定的消息转发给特定的订阅者。

（2）三种角色
发布者Publisher -> 代理Broker -> 订阅者Subscriber

（3）14种消息类型


（4）功能
连接Connect / disconnect
发布Publish
订阅Subscribe / unsubscribe

（5）特性
服务质量QoS（Quality of Service）
  最多一次：发送一次，无需回复，消息有可能丢失。（传感器数据）
  至少一次：发送者没有收到接收者的PUBACK，过一段时间会重新发送，消息可能重复。
  只有一次：发送过程经过 PUBREC、PUBREL、PUBCOMP，保证一个包只收到一次
保留消息Retained Messages
持续会话Persistent Session
最后遗嘱Last will & Testament
SYS主题
  订阅位于$SYS层次下的主题来查看服务器的状态信息

（6）消息过滤
基于主题：订阅感兴趣的主题Topic
基于内容：订阅感兴趣的消息的过滤查询
基于类型：基于消息的类型进行过滤

（7）相关软件
MQTT只是个协议标准，实际的运用还需要各种软件来实现。

a - Servers/Brokers
VerneMQ https://vernemq.com/
EMQTT http://emqtt.io/
Mosquitto https://mosquitto.org/
其他：https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/servers

b - Client Library
Eclipse Paho https://www.eclipse.org/paho/
MQTT.js https://github.com/mqttjs/MQTT.js

更多的可以参考：http://mqtt.org/software

（8）MQTT与消息队列的区别
  MQTT来自名为MQSeries的IBM产品，与MQ无关。
  消息队列存储消息，直到它们被消耗
  消息队列中只有一个消费者处理消息，MQTT中订阅主题的每个订阅者都会收到消息
  消息队列要提前并明确创建，MQTT中可以随时实时创建

（9）MQTT与HTTP的区别

http://www.rfwireless-world.com/Terminology/MQTT-vs-HTTP.html

（10）开发模块IoT boards
ESP8266（Wifi芯片）、Arduino、Raspberry Pi(树莓派)、LattePanda(拿铁熊猫)

推荐阅读HiveMQ Blog里的两个关于MQTT的系列文章：
MQTT Essentials ：https://www.hivemq.com/blog/mqtt-essentials/

MQTT Security Fundamentals ：https://www.hivemq.com/blog/mqtt-security-fundamentals/


参考：
https://www.hivemq.com/blog/how-to-get-started-with-mqtt
https://dzone.com/refcardz/getting-started-with-mqtt
http://geek.csdn.net/news/detail/228329
http://geek.csdn.net/news/detail/229509
http://dataguild.org/?tag=mqtt
http://www.blogjava.net/yongboy/category/54835.html
https://codezine.jp/article/corner/508
https://www.programmableweb.com/api-university/how-and-why-to-provide-event-driven-streaming-apis
https://www.survivingwithandroid.com/2016/10/mqtt-protocol-tutorial.html