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MQTT客戶端之間要想實(shí)現(xiàn)通訊，必須要通過MQTT服務(wù)端。因此MQTT客戶端無論是發(fā)布消息還是訂閱消息，首先都要連接MQTT服務(wù)端。下面我們看一下MQTT客戶端連接服務(wù)端的詳細(xì)過程。

MQTT客戶端連接服務(wù)端一共有兩步。

1 首先MQTT客戶端將會(huì)向服務(wù)端發(fā)送連接請(qǐng)求。該請(qǐng)求實(shí)際上是一個(gè)包含有連接請(qǐng)求信息的數(shù)據(jù)包。這個(gè)數(shù)據(jù)包的官方名稱為CONNECT。

2 MQTT服務(wù)端收到客戶端連接請(qǐng)求后，會(huì)向客戶端發(fā)送連接確認(rèn)。同樣的，該確認(rèn)也是一個(gè)數(shù)據(jù)包。這個(gè)數(shù)據(jù)包官方名稱為CONNACK。

以上就是MQTT客戶端在連接服務(wù)端的兩步操作。接下來，我們一起來了解一下客戶端在連接服務(wù)端時(shí)所發(fā)送的CONNECT報(bào)文內(nèi)容。

CONNECT – 連接服務(wù)端

在上面的描述中我們看到。MQTT客戶端要想連接服務(wù)端，首先要向服務(wù)端發(fā)送CONNECT報(bào)文。如果此CONNECT報(bào)文的格式或內(nèi)容不符合MQTT規(guī)范，則服務(wù)器會(huì)拒絕客戶端的連接請(qǐng)求。

下圖是CONNECT報(bào)文所包含的信息內(nèi)容。

在接下來的課程講解中我們將會(huì)頻繁接觸到兩個(gè)概念。第一個(gè)概念是報(bào)文，第二個(gè)概念是信息。

所謂報(bào)文就是一個(gè)MQTT數(shù)據(jù)包。這個(gè)數(shù)據(jù)包中可能包含有多個(gè)信息。比如以上圖片就是描繪了一個(gè)CONNECT報(bào)文（數(shù)據(jù)包）的詳細(xì)內(nèi)容。

在這個(gè)CONNECT報(bào)文（數(shù)據(jù)包）中包含有多個(gè)信息。上圖左側(cè)欄中的內(nèi)容是CONNECT報(bào)文所包含的信息名稱。右側(cè)是信息的具體內(nèi)容。如上圖示例中，此CONNECT報(bào)文包含有名稱為clientId的信息，該信息的內(nèi)容是”client-1″。當(dāng)然，上圖只是一個(gè)示例，不是所有的CONNECT報(bào)文中的clientId信息內(nèi)容都是”client-1″。

另外也請(qǐng)注意，上圖中有些信息名稱旁邊標(biāo)注了“可選”字樣，而有些則沒有。那些沒有標(biāo)注“可選”字樣的信息是必須包含在CONNECT報(bào)文中的。而對(duì)于標(biāo)注了“可選”字樣的信息，CONNECT報(bào)文既可以包含它們也可以沒有它們。

考慮到我們剛剛開始接觸MQTT協(xié)議，目前我們先從最基礎(chǔ)的內(nèi)容開始學(xué)起。那么在本節(jié)課程里，我們只講解未標(biāo)注“可選”字樣的信息以及它們的功能。在后續(xù)的課程里，我們會(huì)詳細(xì)講解標(biāo)有“可選”字樣的信息。

clientId – 客戶端ID

ClientId是MQTT客戶端的標(biāo)識(shí)。MQTT服務(wù)端用該標(biāo)識(shí)來識(shí)別客戶端。因此ClientId必須是獨(dú)立的。如果兩個(gè)MQTT客戶端使用相同ClientId標(biāo)識(shí)，服務(wù)端會(huì)把它們當(dāng)成同一個(gè)客戶端來處理。通常ClientId是由一串字符所構(gòu)成的，如上圖所示，此示例中的clientID是“client-1”。

cleanSession – 清除會(huì)話

所謂“清除會(huì)話”這一翻譯源自MQTT官方文檔中文版。要說明cleanSession的具體含義，首先要從MQTT網(wǎng)絡(luò)環(huán)境講起。

MQTT客戶端與服務(wù)端的連接可能不是非常穩(wěn)定，在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，要想保證所有信息傳輸都能夠做到準(zhǔn)確無誤，這是非常困難的。因此，我們就要根據(jù)客戶端對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的重要性來區(qū)別對(duì)待。

有些MQTT客戶端對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，這些客戶端一定要準(zhǔn)確無誤的收到服務(wù)端發(fā)來的報(bào)文。比如一輛自動(dòng)駕駛汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)。假如這個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)錯(cuò)過了服務(wù)端發(fā)來的報(bào)文，可能會(huì)導(dǎo)致交通事故甚至人員傷亡。因此，即使網(wǎng)絡(luò)不是非常穩(wěn)定，我們?nèi)匀灰笃噷?dǎo)航系統(tǒng)一定要準(zhǔn)確無誤的收到服務(wù)端所發(fā)來的報(bào)文。

但是有些MQTT客戶端對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行并不是很重要。比如同樣是這輛自動(dòng)駕駛汽車。它的音樂播放系統(tǒng)如果沒有及時(shí)收到服務(wù)端發(fā)來的音樂播放報(bào)文，這對(duì)駕駛系統(tǒng)來說影響不大。

以上所舉的兩個(gè)例子說明，MQTT通訊中有些客戶端必須準(zhǔn)確無誤的收到報(bào)文，有些則不需要。

為了保證重要的MQTT報(bào)文可以被客戶端準(zhǔn)確無誤的收到。在服務(wù)端向客戶端發(fā)送報(bào)文后，客戶端會(huì)向服務(wù)端返回一個(gè)確認(rèn)報(bào)文。如果服務(wù)端沒有收到客戶端返回的確認(rèn)報(bào)文，那么服務(wù)端就會(huì)認(rèn)為剛剛發(fā)送給客戶端的報(bào)文沒有被準(zhǔn)確無誤的送達(dá)。在這種情況下，服務(wù)端將會(huì)執(zhí)行以下兩個(gè)操作：

操作1：將尚未被客戶端確認(rèn)的報(bào)文保存起來

操作2：再次嘗試向客戶端發(fā)送報(bào)文，并且再次等待客戶端發(fā)來確認(rèn)信息。

講到這里就要看看cleanSession的作用了。

如果cleanSession 被設(shè)置為“true”。那么服務(wù)端不需要客戶端確認(rèn)收到報(bào)文，也不會(huì)保存任何報(bào)文。在這種情況下，即使客戶端錯(cuò)過了服務(wù)端發(fā)來的報(bào)文，也沒辦法讓服務(wù)端再次發(fā)送報(bào)文。其實(shí)我們從字面上也很容易理解。cleanSession 的第一個(gè)詞是clean。這個(gè)詞的意思是clean（干凈）的。服務(wù)端一旦發(fā)送完報(bào)文，就會(huì)把報(bào)文忘得“干干凈凈”了。

反過來，如果我們將cleanSession 設(shè)置為”false”。那么服務(wù)端就知道，后續(xù)通訊中，客戶端可能會(huì)要求我保存沒有收到的報(bào)文。

從以上的描述不難看出，如果某個(gè)客戶端用于收發(fā)非常重要的信息（比如前文示例中汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)），那么該客戶端在連接服務(wù)端時(shí)，應(yīng)該將cleanSession設(shè)置為”false”。這樣才能讓服務(wù)端保存那些沒有得到客戶端接收確認(rèn)的信息。以便服務(wù)端再次嘗試將這些重要信息再次發(fā)送給客戶端。

相反的，如果某個(gè)客戶端用于收發(fā)不重要的信息（比如前文示例中車載音樂系統(tǒng)）那么該客戶端在連接服務(wù)端時(shí)，應(yīng)該將cleanSession設(shè)置為”true”。

請(qǐng)注意，如果需要服務(wù)端保存重要報(bào)文，光設(shè)置cleanSession 為false是不夠的，還需要傳遞的MQTT信息QoS級(jí)別大于0。

關(guān)于QoS的概念，我們會(huì)在本教程后續(xù)課程中詳細(xì)講解。到目前請(qǐng)您務(wù)必牢記，如果想讓服務(wù)器記住重要報(bào)文，那么客戶端在連接服務(wù)端時(shí)，需要把cleanSession中設(shè)置為false。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，請(qǐng)務(wù)必牢記。

keepAlive – 心跳時(shí)間間隔

MQTT服務(wù)端運(yùn)行過程中，當(dāng)有客戶端因?yàn)槟撤N原因斷開了與服務(wù)端的連接，服務(wù)端需要實(shí)時(shí)了解這一情況。KeepAlive （心跳時(shí)間間隔）正是用于服務(wù)端了解客戶端連接情況的。不過關(guān)于KeepAlive （心跳時(shí)間間隔）目前講解還為時(shí)過早，我們會(huì)在后續(xù)的課程中給您做詳細(xì)介紹。目前您只需要記住，KeepAlive用于服務(wù)端實(shí)時(shí)了解客戶端是否與其保持連接的情況。

以上就是CONNECT報(bào)文的主要內(nèi)容。關(guān)于CONNECT報(bào)文中的其它內(nèi)容，我們會(huì)在接下來的課程里給大家講解。下面我們?cè)倏纯碝QTT服務(wù)端接收到客戶端發(fā)來的連接請(qǐng)求后所回復(fù)的CONNACK報(bào)文詳細(xì)內(nèi)容。

CONNACK – 確認(rèn)連接請(qǐng)求

下圖是CONNACK報(bào)文所包含的信息內(nèi)容。

CONNACK報(bào)文包括兩個(gè)信息。一個(gè)是returnCode(連接返回碼)，另一個(gè)是sessionPresent (當(dāng)前會(huì)話)。以下是這兩個(gè)信息的說明：

returnCode – 連接返回碼

當(dāng)服務(wù)端收到了客戶端的連接請(qǐng)求后，會(huì)向客戶端發(fā)送returnCode(連接返回碼)，用以說明連接情況。如果客戶端與服務(wù)端成功連接，則返回?cái)?shù)字“0”。如果未能成功連接，連接返回碼將會(huì)是一個(gè)非零的數(shù)值，具體這個(gè)數(shù)值的含義，請(qǐng)見下列說明：

0 - 成功連接
1 - 連接被服務(wù)端拒絕，原因是不支持客戶端的MQTT協(xié)議版本
2 - 連接被服務(wù)端拒絕，原因是不支持客戶端標(biāo)識(shí)符的編碼。
3 - 連接被服務(wù)端拒絕，原因是服務(wù)端不可用。
4 - 連接被服務(wù)端拒絕，原因是用戶名或密碼無效。
5 - 連接被服務(wù)端拒絕，原因是客戶端未被授權(quán)連接到此服務(wù)端

sessionPresent – 當(dāng)前會(huì)話

要說明sessionPresent，首先我們要回顧一下CONNECT報(bào)文中的cleanSession – 清除會(huì)話。

我們還用自動(dòng)駕駛汽車為例。對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來說，自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)屬于非常重要的MQTT客戶端。服務(wù)端發(fā)送給導(dǎo)航系統(tǒng)的報(bào)文必須要準(zhǔn)確無誤的送達(dá)。相反，音樂播放系統(tǒng)就不那么重要了。即使音樂播放系統(tǒng)錯(cuò)過服務(wù)端發(fā)送的報(bào)文也沒有關(guān)系。

對(duì)于不重要的MQTT客戶端，它們?cè)谙蚍?wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求時(shí)，CONNECT報(bào)文中的cleanSession通常設(shè)置為true。原因是這類不重要的MQTT客戶端即使丟失信息也不會(huì)影響整體系統(tǒng)運(yùn)行。因此服務(wù)端在看到客戶端的cleanSession為true時(shí)，就不會(huì)保存發(fā)送給它們的信息。

然而對(duì)于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)這類重要的MQTT客戶端來說。當(dāng)它在連接服務(wù)端時(shí)，cleanSession肯定時(shí)設(shè)置為false。原因是重要客戶端需要服務(wù)端確保信息發(fā)送準(zhǔn)確無誤。如果服務(wù)端發(fā)現(xiàn)發(fā)送給重要客戶端的信息沒有得到確認(rèn)，會(huì)將報(bào)文進(jìn)行保存。

當(dāng)重要客戶端連接服務(wù)端時(shí)，服務(wù)端可能保存著沒有得到確認(rèn)的報(bào)文。如果是這樣的話，那么客戶端在連接服務(wù)端時(shí)，就會(huì)通過sessionPresent來了解服務(wù)端是否有之前未能確認(rèn)的信息。

下面我們分幾種情況來講述sessionPresent的作用。

首先，當(dāng)客戶端發(fā)送的CONNECT報(bào)文中的cleanSession設(shè)置為true。在這種情況下，客戶端是不需要服務(wù)端保存任何報(bào)文的。那么服務(wù)端發(fā)送的確認(rèn)連接CONNACK報(bào)文中，sessionPresent肯定是false，也就是說，服務(wù)端沒有保存任何報(bào)文。

當(dāng)客戶端發(fā)送的CONNECT報(bào)文中的cleanSession設(shè)置為false時(shí)，客戶端是要求服務(wù)端保存報(bào)文的。在這種情況下，如果服務(wù)端的確保存了沒有收到客戶端接收確認(rèn)的報(bào)文信息，那么cleanSession為true，否則為false。

簡(jiǎn)言之，CONNACK報(bào)文的sessionPresent與CONNECT報(bào)文的cleanSession相互配合。其作用是客戶端發(fā)送連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)端告知客戶端有沒有保存報(bào)文信息。這個(gè)被服務(wù)端保存的報(bào)文信息是來自于上一次客戶端連接時(shí)，服務(wù)端曾經(jīng)發(fā)送此報(bào)文給客戶端，但是發(fā)送后沒有收到客戶端接收確認(rèn)。

本教程為 太極創(chuàng)客團(tuán)隊(duì) 制作的《零基礎(chǔ)入門學(xué)用物聯(lián)網(wǎng)》系列教程第二篇- MQTT篇。假如您學(xué)習(xí)本教程感到有些吃力，那么您可能還沒有觀看本系列教程 第一篇 - 基礎(chǔ)知識(shí)篇。您可以通過以下鏈接前往本教程的第一篇 - 基礎(chǔ)知識(shí)篇 教程頁面。

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