MQTT-SN協(xié)議之小結(jié)

心不留意外塵 2016-09-07

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http://www./yongboy/archive/2015/01/13/422207.html

前言

這里簡單做一些小結(jié)和對比，針對前面的協(xié)議翻譯部分，一階段的學(xué)習(xí)完結(jié)。

MQTT-SN VS MQTT

MQTT-SN基于MQTT原有語義，但做了很多的調(diào)整。比如： 一個CONNECT消息被拆分為3個消息 主題名稱需要使用主題標(biāo)識符替代 * 網(wǎng)關(guān)地址可以廣播、查詢得知

MQTT-SN 與 MQTT對比，使用一張圖介紹

比較類型	MQTT	MQTT-SN
傳輸類型	可靠點對點流模式	不可靠的數(shù)據(jù)報
通信方式	TCP/IP	Non-IP 或 UDP
網(wǎng)絡(luò)傳輸	Ethernet, WiFi, 3G	ZigBee，Bluetooth，RF
最小消息	2個字節(jié)	2個字節(jié)
最大消息	≤24MB	< 128個字節(jié)
電池供電	X	√
休眠支持	X	√
QoS -1(啞客戶端)	X	√
主題標(biāo)識符	X	√
網(wǎng)關(guān)自動發(fā)現(xiàn)和回退	X	√

QoS

有關(guān)QoS，MQTT-SN新增增加了啞客戶端（QoS ：-1）支持：

QoS Level	消息傳輸次數(shù)	傳輸語義	傳輸保證
-1	≤ 1	至多一次	無連接，只用于傳輸，盡力而為，無保證；只有MQTT-SN支持
0	≤ 1	至多一次	盡力而為，無保證
1	≥ 1	至少一次	保證送達，可能存在重復(fù)
-1	≡ 1	只有一次	保證送達，并且不存在重復(fù)

網(wǎng)關(guān)的查詢和發(fā)現(xiàn)

MQTT-SN客戶端無須提前知道網(wǎng)關(guān)地址，接收網(wǎng)關(guān)的周期性廣播好了，或直接廣播一條網(wǎng)關(guān)查詢；接收廣播+主動查詢，就夠了
MQTT-SN對客戶端/網(wǎng)關(guān)的亂入和丟失，處理的很好，備用網(wǎng)關(guān)在主網(wǎng)關(guān)掛掉之后即可轉(zhuǎn)換為主網(wǎng)關(guān)，針對客戶端而言，直接更新一個新的網(wǎng)關(guān)地址就可以
存在的若干網(wǎng)關(guān)可以互相協(xié)調(diào)彼此之間角色，互為主備stand-by，出現(xiàn)問題，主機下線維護，從機升級主機

清理會話

和MQTT 3.1協(xié)議類似，在上一次的客戶端成功連接時在CONNECT中設(shè)置了清理會話標(biāo)志clean session為false，遺囑特性Will也為true，再次連接時，那么服務(wù)器為其緩存訂閱數(shù)據(jù)和遺囑數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被刪除，對客戶端不透明，因為就算是服務(wù)器因內(nèi)存壓力等清理了緩存，但沒有通知到客戶端，會造成訂閱、遺囑的誤解。

還好，MQTT-SN協(xié)議中，網(wǎng)關(guān)在清理掉遺囑數(shù)據(jù)后，可以咨詢客戶端，或主動通知客戶端斷開，重新建立會話流程。

在MQTT 3.1.1協(xié)議中，服務(wù)器會在CONNACK中標(biāo)記會話是否已經(jīng)被持久的標(biāo)記。

主題標(biāo)識符（Topic id）

確切來說，MQTT-SN協(xié)議存在三種格式主題名稱（topic name），可由消息標(biāo)志位包含TopicIdType屬性決定：

0b01：預(yù)分配的主題標(biāo)識符（topic id），16位自然數(shù)，0-65535范圍
0b10：預(yù)分配的短主題名稱（short topic name），只有兩個字符表示
0b00：正常主題名稱（topic name），可直接附加在REGISTER/SUBSCRIBE/WILLTOPICUPD消息對應(yīng)字段中

所有主題被替換成標(biāo)識符，在發(fā)布PUBLISH消息時，直接使用被指定的主題標(biāo)識符topic id、short topic name即可。

MQTT-SN流程梳理

下面對MQTT-SN常用流程進行的流程簡單梳理：

              Client              Gateway            Server/Broker
                |                   |                    |
Generic Process | --- SERCHGW ----> |                    |
                | <-- GWINFO  ----- |                    |
                | --- CONNECT ----> |                    |
                | <--WILLTOPICREQ-- |                    |
                | --- WILLTOPIC --> |                    |
                | <-- WILLMSGREQ -- |                    |
                | --- WILLMSG ----> | ---- CONNECT ----> |(accepted)
                | <-- CONNACK ----- | <--- CONNACK ----- |
                | --- PUBLISH ----> |                    |
                | <-- PUBACK  ----- | (invalid TopicId)  |
                | --- REGISTER ---> |                    |
                | <-- REGACK  ----- |                    |
                | --- PUBLISH ----> | ---- PUBLISH ----> |(accepted)
                | <-- PUBACK  ----- | <---- PUBACK ----- |
                |                   |                    |
                //                  //                   //
                |                   |                    |
 SUBSCRIBE   -->| --- SUBSCRIBE --> | ---- SUBSCRIBE --> |
 [var Callback] | <-- SUBACK ------ | <--- SUBACK ------ |
                |                   |                    |
                //                  //                   //
                |                   |                    |
                | <-- REGISTER ---- | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
                | --- REGACK  ----> |                    |
[exec Callback] | <-- PUBLISH  ---- |                    |
                | --- PUBACK   ---> | ---- PUBACK  ----> |--> PUBACK
                |                   |                    |
                //                  //                   //
                |                   |                    |
active -> asleep| --- DISCONNECT -> | (with duration)    |
                | <-- DISCONNECT -- | (without duration) |
                |                   |                    |
                //                  //                   //
                |                   |                    |
                |                   | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
                |                   | ----- PUBACK ----> |
                |                   | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
                |                   | ----- PUBACK ----> |
                |                   | (buffered messages)|
asleep -> awake |                   |                    |
                | --- PINGREQ ----> |                    |
awake state     | <-- PUBLISH  ---- |                    |
                | <-- PUBLISH  ---- |                    |
                | <-- PINGRESP ---- |                    |
asleep <-awake  |                   |                    |

MQTT-SN運行的協(xié)議棧

MQTT-SN可以運行在不同的無線協(xié)議上，只要可以滿足MQTT-SN 所定義即可：支持雙向數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)關(guān)即可，MQTT-SN完全可以運行在其上面。

MQTT-SN可以在ZigBee、Bluetooth、RF、UDP、6loWPAN等底層協(xié)議層面運行。

MQTT-SN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

下面是來自網(wǎng)友的基于MQTT-SN運行的架構(gòu)圖：

但實際上的其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芨鼮閺?fù)雜，比如兩個不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)：

小結(jié)

傳感器和制動器，合稱為SA。傳感器匯報狀態(tài)數(shù)值（自身發(fā)布PUBLISH消息），制動器會被某參數(shù)值觸發(fā)（接收到的PUBLISH消息）。好比，文件的輸入-輸出模式，傳感器用于文件的讀取，制動器用于文件寫入。或者使用管道閥門，某指標(biāo)超過閥值觸發(fā)制動器報警，SA一起作用便于更好追蹤數(shù)據(jù)。大部分時間，PUBLISH消息被用于觸發(fā)制動器，這建立在后端服務(wù)器的分析結(jié)果基礎(chǔ)上。

MQTT-SN比較知名的實現(xiàn)，比如(http:///proposals/technology.mosquitto/)[Eclipse Mosquitto]，(RMSB)[http://git./c/mosquitto/org.eclipse.mosquitto.rsmb.git/]等，但不是實現(xiàn)所有已定義細節(jié)，比如MQTT-SN協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)部分(MQTT-SN Forwarder)，就鮮有實現(xiàn)，但實現(xiàn)不難嘛，可能缺乏相應(yīng)的場景支持吧。

MQTT-SN支持類似于傳感器的網(wǎng)關(guān)，稍強的網(wǎng)絡(luò)可與適用于MQTT協(xié)議，這樣看來，MQTT要做到連接一切（Connect anything），如IBM所發(fā)布的紅皮書所說，要使用MQTT打造一個智能星球，有戲！