ESP32-IDF05-4 WIFI-MQTT协议基础

Posted 2021-09-05 Ciaran-byte

mqtt协议基础

文章目录

• mqtt协议基础
• • 1. mqtt的组成
  • • 1.1 客户端
    • 1.2 服务端
    • 1.3 mqtt主题
    • 1.4 多重身份
    • 1.5 mqtt协议的特性
  • 2. 连接和断开mqtt服务器
  • • 2.1 客户端向服务器发送请求
    • 2.2 服务端向客户端发送确认
    • 2.3 客户端与服务端断开连接
  • 3. 测试环境搭建
  • 4. 发布订阅和取消订阅
  • • 4.1 发布信息
    • 4.2 订阅主题
    • 4.3 订阅确认
    • 4.4 取消订阅
    • 4.5 使用mqttfx软件进行模拟
  • 5. mqtt 主题
  • • 5.1 主题的基本形式
    • 5.2 主题分级
    • 5.3 主题通配符
    • • 5.3.1 单级别通配符+
      • 5.3.2 多级别通配符#
    • 5.4 主题应用注意事项

声明
该部分是参考的太极创客的内容完成的，感觉他们的视频和教程非常好，本文仅仅是笔记，可以去听原版的

1. mqtt的组成

mqtt是一个客户端服务端架构的发布订阅模式的消息传输协议

1.1 客户端

  客户端可以完成发送数据，也可以完成接收数据的功能

1.2 服务端

  是个中转站，能够判断要把数据转发到哪些客户端。

  可以对客户端发送来的数据进行必要的保存，为了提升mqtt传输的稳定性

  能够把客户端信息进行分发

1.3 mqtt主题

  mqtt服务器怎么知道要把数据发送给哪些客户端呢?

  这个时候就要提到主题的概念了，发送来的数据会被加上一个标签，就是主题。客户端会告诉服务器自己需要哪些主题的数据，因此服务器就能够根据客户端的请求，转发数据了。只有订阅了主题的客户端，才能够接收到数据。

1.4 多重身份

  每个客户端都可以发布或者订阅消息。每个客户端可以有不同的身份。

1.5 mqtt协议的特性

• 相互独立: mqtt客户端是一个个独立的个体，他们不需要了解彼此的存在，依然能够实现信息交流。
• 空间可分离: 只要客户端联网就能够交流
• 时间可异步:如果客户端和服务器之间连接发生了断开，服务器不能马上把信息发送给客户端，服务器可以等到客户端重新连接网络的时候再发送，因此允许时间的异步。

2. 连接和断开mqtt服务器

2.1 客户端向服务器发送请求

• 客户端向服务器发送connect数据包

• clientId ：客户端的名字
• cleanSession：客户端受到服务端数据以后需不需要返回确认，比较重要的信息发送需要设置为fasle，需要返回信息，并且服务端会保存这个信息。同时，重要的客户端除了这个选项以外，还要设置Qos>0
• username
• password
• lastwillTopic
• lashWillQos
• lastWillMessage
• lastWillRetain
• keepAlive: 心跳时间间隔。要求每个客户端定时给服务端发送心跳信息，表示客户端还在线。

2.2 服务端向客户端发送确认

• 服务端向客户端回复connack数据包

• sessionPresent：当前会话，表示上一次客户端跟服务端交互的过程中，客户端是否有消息没有确认(cleansession=false的时候)
• returnCode: 连接返回码，能够表示服务端的状态

2.3 客户端与服务端断开连接

  客户端会向服务端发送disconnect数据包

3. 测试环境搭建

共用mqtt服务器列表

   使用mqttfx软件，可以实现mqtt测试的功能，这里我们使用公用的物联网服务器进行学习。

4. 发布订阅和取消订阅

4.1 发布信息

   publish报文

• packetId： 数据包id，便于服务端管理
• topicName :主题名
• qos：服务质量。不同mqtt客户端负责的工作对信息准确性要求不同，qos用于决定数据信息的重要性，qos越大，信息越重要。
• retainFlag：保留标志，客户端可能很长时间都不向服务器发送内容。如果该标志位为true，服务器会保留这个数据包，如果客户端很长时间不向服务器发送数据，而其他接收客户端又向服务器请求信息，服务器就会把保留的数据发送给请求客户端。
• payload: 发布内容
• dupFlag： 重发标志。为了确保信息的准确性，客户端可能会向服务端发送多次报文，如果是true，表示这是重发的。

4.2 订阅主题

   subscribe报文

  订阅报文一次可能订阅不止一个主题。

  这个报文也有qos

4.3 订阅确认

  suback报文

  客户端向服务端发送订阅主题的数据包时，服务器会向客户端进行回复

  报文中最重要的是订阅返回码

  如果订阅了多个主题，服务器会对订阅的每个主题进行单独的确认返回。

  订阅返回码与客户端发送的主题的Qos大小有关。

4.4 取消订阅

  客户向服务端发送unsubscribe报文

  一次性可以取消订阅多个报文

4.5 使用mqttfx软件进行模拟

mqttfx是一个很好的用来学习mqtt协议的软件，能够进行各种测试

5. mqtt 主题

5.1 主题的基本形式

  主题的基本形式就是一个字符串，需要注意以下几点:

• 区分大小写
• 主题可以使用空格，但是不建议使用
• 不建议使用中文字符，因为很多服务端不支持中文字符

5.2 主题分级

   mqtt可以进行分级管理。使用/进行分割,如以下的四级主题

Tyler-1/motor/1/speed

5.3 主题通配符

5.3.1 单级别通配符+

  单级别通配符只能代替一个级别

5.3.2 多级别通配符#

  #必须放到最后

5.4 主题应用注意事项

• 以$开始的主题

  以$开始的主题是mqtt服务端系统保保留的特殊主题，我们不能随意订阅或者向其发布信息

• 不要以/开头作为主体

  会增加没有意义的级别

• 主体不要使用空格

• 在主题中嵌入客户端ID

  便于了解该主题是哪一个设备发布的