推荐一款稳定的基于C编写的MQTT Client开源库 cMQTT
MQTT协议详解及开发教程（一）MQTT协议概述
MQTT协议详解及开发教程（二）MQTT服务器EMQx搭建
MQTT协议详解及开发教程（三）MQTT Client工具软件选择及简单测试

前言

在前面的文章中，我们对MQTT的应用场景，MQTT服务器搭建、MQTT client工具测试进行了简单的描述，对MQTT有了初步的了解，从本文开始，将会详细的分析MQTT协议内容。

1.MQTT 控制报文结构

2 固定头

每个MQTT控制报文都包含了一个固定头，下图描述了固定头的格式

2.1 MQTT控制报文类型

位置：第1个字节，第4~7bit，共4位无符号值，这些值的定义如下表：

2.2 控制报文标志

固定报头的第1个字节的剩余4位[3-0]包含了每个MQTT控制报文类型特定的标志，如果收到非法的标志，接收者必须关闭网络连接，标志如下，其中任何标记为“Reserved”的标志位，都是保留给以后使用的。

其中：
DUP = 控制报文的重复分发标志
QoS = PUBLISH报文的服务质量等级
RETAIN = PUBLISH报文的保留标志

2.3 剩余长度

位置：从第2个字节开始
剩余长度表示当前报文剩余部分的字节数，包括可变报头和负载数据。剩余长度不包括用于编码剩余长度字段本身的字节数。

剩余长度字段使用了一个变长度编码方案，对于小于128的值，它使用单字节编码，更大的值则按下面的方式处理：
低7位有效位用于编码数据，最高有效位用于指示是否有更多的字节。因此每个字节可以编码128个(0-127/0x00-0x7F)数值和一个延续位(continuation bit)，剩余长度的字段最大4个字节。

举例1：十进制数64，由于小于127，所以会被编码为1个字节，对应的十六进制为 0x40
举例2：十进制321(=65+2128),所以会被编码为2个字节，最低有效位在前，
第1个字节为 65+128 =193，注意这里的128是表示其最高位为1，表示后面还有字节。
第2个字节为2，表示 2128 = 256，
所以本例中的剩余长度编码为 0xC1,0x02,我们去计算的时候是这样：

len = 0xC1&0X7F + 0x02*0x7F // 321

下表中描述了不同字节数表示的剩余长度大小

所以MQTT协议 理论上允许发送最大 256MB(268435455)大小的控制报文。

3. 可变报头

某些MQTT控制报文包含了一个可变报头部分，它在固定报头和负载之间，可变报头的内容根据报文类型的不同而不同，可变报头的报文标识符（Packet Identifier）字段存在与多个类型的报文里。
可变报头其实就是MQTT开发中使用的 Packet ID,通过Packet ID 进行一些操作确认。

3.1 报文标识符

报文标识符类型

很多控制报文的可变报头部分包含了两字节的报文标识符字段，这些报文是PUBLISH(QoS>0时)，PUBACK, PUBREC, PUBREL, PUBCOMP, SUBSCRIBE, SUBACK, UNSUBSCIBE, UNSUBACK.

SUBSCRIBE， UNSUBSCRIBE和PUBLISH(QoS > 0)控制报文必须包含一个非零的16位报文标识符（Packet ID）。客户端每次发送一个新的这些类型报文时，都必须分配一个当前未使用的报文标识符（我们在开发的时候可以做简单的 自增packet_id++)。如果一个客户端要重发这个特殊的控制报文，爱随后重发的那个报文时，它必须使用相同的标识符。当客户端处理完这个报文对应的确认后，这个报文标识符就可以释放了，也就是可以重新使用。

Qos1的PUBLISH 对应的是PUBACK, Qos2的PUBLISH 对应的是PUBCOMP， 与SUBCRIBE或UNSUBSCRIBE对应的分别是SUBACK或UNSUBACK，服务器返回的Packet ID与客户端发送的是一致的，通过这一机制来实现确认。

Qos设置为0的PUBLISH报文不能包含报文标识符。

PUBACK, PUBREC, PUBREL报文必须包含于最初发送的PUBLISH报文相同的报文描述符，同样的，SUBACK和UNSUBACK必须包含在对应的SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE报文中使用的标识符。

需要包含报文标识符的控制报文

客户端和服务端彼此独立低分配报文标识符，因此客户端、服务端组合使用相同的报文标识符，可以实现并发的消息交换。

4.有效载荷

某些MQTT控制报文在报文的最后部分包含了一个有效载荷，比如对于PUBLISH来说，有效载荷就是应用消息。下表中列出了需要有效载荷的控制报文类型

5 小结

MQTT协议报文的结构由3部分组成，可以简单的理解为：
（1）固定报头：表示这个报文的类型(CONNECTPUBLISH…)
（2）可变报头：Packet ID，也就是 报文的 顺序ID。
（3）有效载荷：应用消息。

最后

以上就是辛勤鲜花为你收集整理的MQTT协议详解及开发教程（四）MQTT协议报文格式前言1.MQTT 控制报文结构2 固定头3. 可变报头4.有效载荷5 小结的全部内容，希望文章能够帮你解决MQTT协议详解及开发教程（四）MQTT协议报文格式前言1.MQTT 控制报文结构2 固定头3. 可变报头4.有效载荷5 小结所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。