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本文主要介紹 MQTT 協議中發(fā)布訂閱的詳細過程。
1、Connect(連接)
MQTT 協議基于 TCP/IP 協議，MQTT Broker 和 Client 都有需要有 TCP/IP 地址。Client 連接?MQTT Broker 時有如下相關配置項：
Client ID
服務端使用 ClientId 識別客戶端。連接服務端的每個客戶端都有唯一的 ClientId 。客戶端和服務端都必須使用 ClientId 識別兩者之間的?MQTT 會話相關的狀態(tài)。
ClientId 必須存在，但是服務端可以允許客戶端提供一個零字節(jié)的 ClientId，如果這樣做了，服務端必須將這看作特殊情況并分配唯一的 ClientId 給那個客戶端。然后正常處理這個 CONNECT 報文。
Username/Password
MQTT 可以通過發(fā)送用戶名和密碼來進行相關的認證和授權，但是，如果此信息未加密，則用戶名和密碼是以明文的方式發(fā)送的。
Keep Alive
保持連接（Keep Alive）是一個以秒為單位的時間間隔，它是指在客戶端傳輸完成一個控制報文的時刻到發(fā)送下一個報文的時刻，兩者之間允許空閑的最大時間間隔?？蛻舳素撠煴ＷC控制報文發(fā)送的時間間隔不超過保持連接的值。如果沒有任何其它的控制報文可以發(fā)送，客戶端必須發(fā)送一個 PINGREQ 報文。
如果 Keep Alive 的值非零，并且服務端在一點五倍的 Keep Alive 時間內沒有收到客戶端的控制報文，它必須斷開客戶端的網絡連接，認為網絡連接已斷開。
Clean Session
客戶端和服務端可以保存會話狀態(tài)，以支持跨網絡連接的可靠消息傳輸，這個標志告訴服務器這次連接是不是一個全新的連接。
客戶端的會話狀態(tài)包括：
- 已經發(fā)送給服務端，但是還沒有完成確認的 QoS 1 和 QoS 2 級別的消息
- 已從服務端接收，但是還沒有完成確認的 QoS 2 級別的消息。
服務端的會話狀態(tài)包括：
- 會話是否存在，即使會話狀態(tài)的其它部分都是空。
- 客戶端的訂閱信息。
- 已經發(fā)送給客戶端，但是還沒有完成確認的 QoS 1 和 QoS 2 級別的消息。
- 即將傳輸給客戶端的 QoS 1和 QoS 2 級別的消息。
- 已從客戶端接收，但是還沒有完成確認的 QoS 2 級別的消息。
- 可選，準備發(fā)送給客戶端的 QoS 0 級別的消息。
如果 CleanSession 標志被設置為 1，客戶端和服務端必須丟棄之前的任何會話并開始一個新的會話。會話僅持續(xù)和網絡連接同樣長的時間。
如果 CleanSession 標志被設置為 0，服務端必須基于當前會話（使用 ClientId 識別）的狀態(tài)恢復與客戶端的通信。如果沒有與這個客戶端標識符關聯的會話，服務端必須創(chuàng)建一個新的會話。當連接斷開后，客戶端和服務端必須保存會話信息。
2、Connack(確認連接請求)
客戶端發(fā)送 Connect 報文請求對服務器的連接，服務器必須發(fā)送 Connack 報文作為對 來自客戶端的 Connect 報文的回應。如果客戶端在合理的時間內沒有收到服務端的CONNACK報文，客戶端應該關閉網絡連接。合理的時間取決于應用的類型和通信基礎設施。
Connack 報文包含 Session Present 和 Connect Return code 兩個重要的標志。
Session Present
Session Present 標志表示當前會話是否是一個新的會話，如果服務端收到 CleanSession 標志為1的連接，Connack報文中的 SessionPresent 標志為 0 。如果服務端收到一個 CleanSession 為0的連接，SessionPresent 標志的值取決于服務端是否已經保存了 ClientId 對應客戶端的會話狀態(tài)。如果服務端已經保存了會話狀態(tài)，Connack 報文中的 SessionPresent 標志為 1，如果服務端沒有已保存的會話狀態(tài)，Connack 報文中的 SessionPresent 標志為 0.
Connect Return code
Connect Return code 表示服務器對此次 Connect 的回應，0 表示連接已被服務器接受。如果服務端收到一個合法的 CONNECT 報文，但出于某些原因無法處理它，服務端應該嘗試發(fā)送一個包含非零返回碼（表格中的某一個）的 CONNACK 報文。如果服務端發(fā)送了一個包含非零返回碼的CONNACK 報文，那么它必須關閉網絡連接。
| 值 | 返回碼響應 | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | 0x00連接已接受 | 連接已被服務端接受 |
| 1 | 0x01連接已拒絕，不支持的協議版本 | 服務端不支持客戶端請求的MQTT協議級別 |
| 2 | 0x02連接已拒絕，不合格的客戶端標識符 | 客戶端標識符是正確的UTF-8編碼，但服務端不允許使用 |
| 3 | 0x03連接已拒絕，服務端不可用 | 網絡連接已建立，但MQTT服務不可用 |
| 4 | 0x04連接已拒絕，無效的用戶名或密碼 | 用戶名或密碼的數據格式無效 |
| 5 | 0x05連接已拒絕，未授權 | 客戶端未被授權連接到此服務器 |
| 6-255 | ? | 保留 |
如果認為上表中的所有連接返回碼都不太合適，那么服務端必須關閉網絡連接，不需要發(fā)送CONNACK 報文。
3、Subscribe(訂閱主題)
客戶端向服務端發(fā)送 Subscribe 報文用于創(chuàng)建一個或多個訂閱。每個訂閱注冊客戶端關心的一個或多個主題。為了將應用消息轉發(fā)給與那些訂閱匹配的主題，服務端發(fā)送 Publish 報文給客戶端。Subscribe 報文為每個訂閱指定了最大的 QoS 等級，服務端根據這個發(fā)送應用消息給客戶端。
Subscribe 報文的有效載荷必須包含至少一對主題過濾器 和 QoS 等級字段組合。沒有有效載荷的 Subscribe 報文是違反協議的。
4、Suback(訂閱確認)
服務端發(fā)送 Suback 報文給客戶端，用于確認它已收到并且正在處理 Subscribe 報文。
Suback 報文包含一個原因碼列表，用于指定授予的最大QoS等級或 Subscribe 報文所請求的每個訂閱發(fā)生的錯誤,每個原因碼對應 Subscribe 報文中的一個主題過濾器。Suback 報文中的原因碼順序必須與 Subscribe 報文中的主題過濾器順序相匹配。
允許的返回碼值：
- 0x00 - 最大QoS 0
- 0x01 - 成功 – 最大QoS 1
- 0x02 - 成功 – 最大 QoS 2
- 0x80 - Failure 失敗
5、Publish(發(fā)布消息)
Publish 報文是指從客戶端向服務端或者服務端向客戶端傳輸一個應用消息，服務器收到 Publish 報文后根據主題過濾器將消息轉發(fā)給其他客戶端。
發(fā)布消息時有如下配置項：
Topic
主題名（Topic Name）用于識別消息應該被發(fā)布到哪一個會話，服務端發(fā)送給訂閱客戶端的 Publish 報文的主題名必須匹配該訂閱的主題過濾器。
QoS
QoS 表示應用消息分發(fā)的服務質量等級保證
| QoS值 | Bit 2 | Bit 1 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 最多分發(fā)一次 |
| 1 | 0 | 1 | 至少分發(fā)一次 |
| 2 | 1 | 0 | 只分發(fā)一次 |
| - | 1 | 1 | 保留位 |
Publish 報文不能將 QoS 所有的位設置為 1。如果服務端或客戶端收到 QoS 所有位都為 1 的 Publish 報文，它必須關閉網絡連接。
Retain
如果客戶端發(fā)給服務端的 Publish 報文的保留（RETAIN）標志被設置為 1，服務端必須存儲這個應用消息和它的服務質量等級（QoS），以便它可以被分發(fā)給未來的主題名匹配的訂閱者 。一個新的訂閱建立時，對每個匹配的主題名，如果存在最近保留的消息，它必須被發(fā)送給這個訂閱者。如果服務端收到一條保留（RETAIN）標志為1的Q消息，它必須丟棄之前為那個主題保留的任何消息，并將這個新的消息當作那個主題的新保留消息。
保留標志為 1 且有效載荷為零字節(jié)的 Publish 報文會被服務端當作正常消息處理，它會被發(fā)送給訂閱主題匹配的客戶端。此外，同一個主題下任何現存的保留消息必須被移除，因此這個主題之后的任何訂閱者都不會收到保留消息。
服務端發(fā)送 Publish 報文給客戶端時，如果消息是作為客戶端一個新訂閱的結果發(fā)送，它必須將報文的保留標志設為 1。當一個 Publish 報文發(fā)送給客戶端是因為匹配一個已建立的訂閱時，服務端必須將保留標志設為 0，不管它收到的這個消息中保留標志的值是多少。
如果客戶端發(fā)給服務端的 Publish 報文的保留標志位 0，服務端不能存儲這個消息也不能移除或替換任何現存的保留消息。
Payload
有效載荷包含將被發(fā)布的應用消息。數據的內容和格式是應用特定的，可以發(fā)送圖像，任何編碼的文本，加密的數據以及幾乎所有二進制數據。
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參考：https://www.emqx.com/zh/blog/how-to-use-mqtt-packet-to-implement-publishing-and-subscribing-functions
本文摘自 ：https://www.cnblogs.com/
