MQTT协议及推送服务

Posted 2020-12-04 kkdn

MQTT简介

MQTT全称叫做Message Queuing Telemetry Transport，意为消息队列遥测传输，是IBM开发的一个即时通讯协议。由于其维护一个长连接以轻量级低消耗著称，所以常用于移动端消息推送服务开发。

MQTT特性

MQTT具有如下特性：

• 使用发布／订阅消息模式，提供一对多消息发布；

• 对负载内容屏蔽的消息传输；

• 使用TCP/IP进行网络连接；

主流的MQTT是基于TCP进行连接的，同样也有UDP版本的MQTT，但是不太常用，叫做MQTT-SN。

• 具有三种消息发布服务质量选项；

1.“至多一次”，通常app的推送使用的就是这种模式。也就是说，如果移动设备在消息推送的时候没有联网，那么再次联网就不会收到通知了；

2.“至少一次”，可以确保消息收到，但消息可能会重复；

3.“只有一次”，确保消息到达一次，比如计费系统， 如果出现消息重复或者丢失会导致系统结果不正确的问题。

• 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；

这就是为什么MQTT能以轻量级低消耗著称，所以MQTT特别适用于低开销、低宽带占用的即时通讯场景。

• 通知有关各方客户端异常中断的机制。

MQTT协议实现方式

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在MQTT协议中有三种身份：

• 发布者(Publish)。发布者其实是客户端，可以进行发布消息；

• 代理(Broker)。代理指的是服务器，比较有名的是eqmtt，当前，你也可以用其他成熟的框架去搭建MQTT服务；

• 订阅者(Subscribe)。一般指的是客户端，不过，发布者同时也可以是订阅者。

MQTT客户端

一般来说，客户端可以实现一下功能：

• 给其他客户端发布订阅的信息；

• 订阅其他客户端发布的信息；

• 退订和订阅主题；

• 断开服务器连接。

MQTT服务端

MQTT服务端也称为消息代理，经常你会听到broker这个词。它可以实现一下功能：

• 接收来自客户端的网络连接；

• 接受客户发布的应用信息；

• 处理来自客户端主题订阅和退订请求；

• 向订阅的客户端转发应用程序消息。

MQTT协议中的方法

MQTT和HTTP一样，也定义了一些动作，来表示对确定资源进行操作。

• Connect，等待于服务器建立连接；

• Disconnect，等待客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话；

• Subscribe，主题订阅；

• UnSubscribe，主题取消订阅；

• Publish，发送消息。

移动端推送服务

消息推送服务目前已经是app开发中必备的一个功能了，及时地将消息推送给用户，可以使得用户不会错过重大新闻或者重要事件通知。一般，推送服务有三种实现方式：

• 轮询方式。客户端不断的查询服务器，检索新内容。这种方式的缺点十分明显，如果轮询频率过快，会大量消耗网络带宽和电池；

• 长连接方式。客户端和服务端维持一条TCP/IP长连接，服务端向客户端push数据。这种方式可以避免轮询方式带来的性能问题，但是长连接依然会带来耗能问题。目前苹果的APNS和谷歌的GCM都是基于此方案来实现推送服务的；

• SMS方式。当服务端有新内容的时候，会发送一条类似短信的指令传给客户端，客户端收到后从服务端下载新内容。由于运营商并没有免费开放这种指令，使用需要向运营商缴纳部分费用，所以并没有大量运用起来，但是这种方式非常的高效和及时。

iOS和Andorid推送的实现差异

之前我们说过，目前移动端的推送服务实现都是基于长连接方式实现的。服务端和客户端之间需要存在一条长连接来维持，当服务端主动推送内容给客户端时，客户端可以接收到该内容。

ios推送服务

在iOS系统中，这个长连接是由系统去维护，iOS上所有应用的推送都是先将推送推到苹果推送服务器(APNs)上，应用需要推送功能时，需要先注册推送服务。其流程图如下所示：

 

推送注册流程图

首先，苹果会下发deviceToken，这是apns推送实现的基础。APNs推送能够实现就是基于deviceToken来推送的，只有正确的deviceToken才会被APNs接受，一般第三方推送商就是来收集deviceToken来进行推送的。

当开始进行推送内容的时候，服务端会将内容先推到APNs，然后，剩下的就都交给APNs去做了，其推送内容流程如下：

推送注册流程图

苹果这么做，不管是给用户还是开发者，带来的好处都是实实在在的：

• 由于是系统级别的长连接，所以不会出现被杀死而不发推送的现象；

• 省电。不用每个app都去各自维护一个自己的长连接；

• 安全可靠。为了能够使用推送服务，必须先在开发者账号注册推送功能，这就大大降低了长连接滥用的场景。

• 对于开发来说，实现起来十分容易，服务端只要将正确的deviceToken和推送内容发送给APNs，然后客户端进行推送注册和逻辑处理就行了。

Android推送服务

android系统上，Google也推出了和APNS类似的服务，叫做GCM。但是由于国情原因(你懂得)，导致该服务在中国无法使用。所以，国内Andorid的普遍做法是自己维护一条长连接，和自己的推送服务器或者第三方推送商对接。

其实现原理APNs没有本质区别，但是由于一个设备通常需要维持多个长连接，所以在耗能这块，Andorid这块处理就不尽人意，并且，由于后台可以常驻，所以安全性这块也得不到保障。

除了类似APNs的实现，在Android上，也可以采用轮询方式，也可以简单实现推送功能。

MQTT实现消息推送

iOS端实现

对于iOS端使用MQTT来实现消息推送服务，比较常见的做法就是采用离线消息的方式去做，服务端发送推送消息，发送到APNs上，然后APNs通知客户端收到通知消息，客户端去服务端拉取最新消息列表，然后展示的界面上并处理相关逻辑。

Android端实现

由于并不是做Android开发，并且Android方面采用方式五花八门，了解的做法是类似iOS的实现，利用MQTT将服务端和客户端建议一个长连接，然后服务端将消息直接推倒客户端上，客户端收到推送消息后，去服务端拉取最新的消息列表。

总结

对于移动设备来说，MQTT以低开销、低带宽著称，十分适合搭建推送服务。目前方案也比较成熟，希望未来MQTT的应用会越来越广！