互联网推送消息的方式很常见,特别是移动互联网上,手机每天都能收到好多推送消息,经过研究发现,这些推送服务的原理都是维护一个长连接(要不不可能达到实时效果),但普通的socket连接对服务器的消耗太大了,所以才会出现像MQTT这种轻量级低消耗的协议来维护长连接。
那么要如何维护长连接呢:
维护任何一个长连接都需要心跳机制,客户端发送一个心跳给服务器,服务器给客户端一个心跳应答,这样就形成客户端服务器的一次完整的握手,这个握手是让双方都知道他们之间的连接是没有断开,客户端是在线的。如果超过一个时间的阈值,客户端没有收到服务器的应答,或者服务器没有收到客户端的心跳,那么对客户端来说则断开与服务器的连接重新建立一个连接,对服务器来说只要断开这个连接即可。
心跳机制
Keep Alive指定连接最大空闲时间T,当客户端检测到连接空闲时间超过T时,必须向Broker发送心跳报文PINGREQ,Broker收到心跳请求后返回心跳响应PINGRESP。若Broker超过1.5T时间没收到心跳请求则断开连接,并且投递遗嘱消息到订阅方;同样,若客户端超过一定时间仍没收到心跳响应PINGRESP则断开连接。
连接空闲时发送心跳报文可以降低网络请求,弱化对带宽的依赖。
Keep Alive设定时机
创建连接时,在CONNECT报文中指定,单位s。
Client Take-Over
场景:客户端与Broker连接正常,然后客户端快速重启(小于1.5T),再重新连接Broker,在未达到1.5T这段时间内,客户端与Broker存在两条连接。
处理措施: 先断开之前的连接再建立新的连接。
MQTT协议原理
4 MQTT协议原理
4.1 MQTT协议实现方式
实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成,在通讯过程中,MQTT协议中有三种身份:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。其中,消息的发布者和订阅者都是客户端,消息代理是服务器,消息发布者可以同时是订阅者。
MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分:
(1)Topic,可以理解为消息的类型,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload);
(2)payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容。
4.2 网络传输与应用消息
MQTT会构建底层网络传输:它将建立客户端到服务器的连接,提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。
当应用数据通过MQTT网络发送时,MQTT会把与之相关的服务质量(QoS)和主题名(Topic)相关连。
一个使用MQTT协议的应用程序或者设备,它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以:
(1)发布其他客户端可能会订阅的信息;
(2)订阅其它客户端发布的消息;
(3)退订或删除应用程序的消息;
(4)断开与服务器连接。
4.4 MQTT服务器
MQTT服务器以称为“消息代理”(Broker),可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间,它可以:
(1)接受来自客户的网络连接;
(2)接受客户发布的应用信息;
(3)处理来自客户端的订阅和退订请求;
(4)向订阅的客户转发应用程序消息。
4.5 MQTT协议中的订阅、主题、会话
一、订阅(Subscription)
订阅包含主题筛选器(Topic Filter)和最大服务质量(QoS)。订阅会与一个会话(Session)关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。
二、会话(Session)
每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话,客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间,也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。
三、主题名(Topic Name)
连接到一个应用程序消息的标签,该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。
四、主题筛选器(Topic Filter)
一个对主题名通配符筛选器,在订阅表达式中使用,表示订阅所匹配到的多个主题。
五、负载(Payload)
消息订阅者所具体接收的内容。
4.6 MQTT协议中的方法
MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作),来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据,这取决于服务器的实现。通常来说,资源指服务器上的文件或输出。主要方法有:
(1)Connect。等待与服务器建立连接。
(2)Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作,并与服务器断开TCP/IP会话。
(3)Subscribe。等待完成订阅。
(4)UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
(5)Publish。MQTT客户端发送消息请求,发送完成后返回应用程序线程。
参考: