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MQTT协议及推送服务

MQTT简介

MQTT全称叫做Message Queuing Telemetry Transport,意为消息队列遥测传输,是IBM开发的一个即时通讯协议。由于其维护一个长连接以轻量级低消耗著称,所以常用于移动端消息推送服务开发。

MQTT特性

MQTT具有如下特性:

  • 使用发布/订阅消息模式,提供一对多消息发布;

  • 对负载内容屏蔽的消息传输;

  • 使用TCP/IP进行网络连接;

主流的MQTT是基于TCP进行连接的,同样也有UDP版本的MQTT,但是不太常用,叫做MQTT-SN。

  • 具有三种消息发布服务质量选项;

1.“至多一次”,通常app的推送使用的就是这种模式。也就是说,如果移动设备在消息推送的时候没有联网,那么再次联网就不会收到通知了;

2.“至少一次”,可以确保消息收到,但消息可能会重复;

3.“只有一次”,确保消息到达一次,比如计费系统, 如果出现消息重复或者丢失会导致系统结果不正确的问题。

  • 小型传输,开销很小(固定长度的头部是2字节),协议交换最小化,以降低网络流量;

这就是为什么MQTT能以轻量级低消耗著称,所以MQTT特别适用于低开销、低宽带占用的即时通讯场景。

  • 通知有关各方客户端异常中断的机制。

MQTT协议实现方式

MQTT协议及推送服务

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在MQTT协议中有三种身份:

  • 发布者(Publish)。发布者其实是客户端,可以进行发布消息;

  • 代理(Broker)。代理指的是服务器,比较有名的是eqmtt,当前,你也可以用其他成熟的框架去搭建MQTT服务;

  • 订阅者(Subscribe)。一般指的是客户端,不过,发布者同时也可以是订阅者。

MQTT客户端

一般来说,客户端可以实现一下功能:

  • 给其他客户端发布订阅的信息;

  • 订阅其他客户端发布的信息;

  • 退订和订阅主题;

  • 断开服务器连接。

MQTT服务端

MQTT服务端也称为消息代理,经常你会听到broker这个词。它可以实现一下功能:

  • 接收来自客户端的网络连接;

  • 接受客户发布的应用信息;

  • 处理来自客户端主题订阅和退订请求;

  • 向订阅的客户端转发应用程序消息。

MQTT协议中的方法

MQTT和HTTP一样,也定义了一些动作,来表示对确定资源进行操作。

  • Connect,等待于服务器建立连接;

  • Disconnect,等待客户端完成所做的工作,并与服务器断开TCP/IP会话;

  • Subscribe,主题订阅;

  • UnSubscribe,主题取消订阅;

  • Publish,发送消息。

移动端推送服务

消息推送服务目前已经是app开发中必备的一个功能了,及时地将消息推送给用户,可以使得用户不会错过重大新闻或者重要事件通知。一般,推送服务有三种实现方式:

  • 轮询方式。客户端不断的查询服务器,检索新内容。这种方式的缺点十分明显,如果轮询频率过快,会大量消耗网络带宽和电池;

  • 长连接方式。客户端和服务端维持一条TCP/IP长连接,服务端向客户端push数据。这种方式可以避免轮询方式带来的性能问题,但是长连接依然会带来耗能问题。目前苹果的APNS和谷歌的GCM都是基于此方案来实现推送服务的;

  • SMS方式。当服务端有新内容的时候,会发送一条类似短信的指令传给客户端,客户端收到后从服务端下载新内容。由于运营商并没有免费开放这种指令,使用需要向运营商缴纳部分费用,所以并没有大量运用起来,但是这种方式非常的高效和及时。

iOS和Andorid推送的实现差异

之前我们说过,目前移动端的推送服务实现都是基于长连接方式实现的。服务端和客户端之间需要存在一条长连接来维持,当服务端主动推送内容给客户端时,客户端可以接收到该内容。

iOS推送服务

在iOS系统中,这个长连接是由系统去维护,iOS上所有应用的推送都是先将推送推到苹果推送服务器(APNs)上,应用需要推送功能时,需要先注册推送服务。其流程图如下所示:

MQTT协议及推送服务

推送注册流程图

首先,苹果会下发deviceToken,这是apns推送实现的基础。APNs推送能够实现就是基于deviceToken来推送的,只有正确的deviceToken才会被APNs接受,一般第三方推送商就是来收集deviceToken来进行推送的。

当开始进行推送内容的时候,服务端会将内容先推到APNs,然后,剩下的就都交给APNs去做了,其推送内容流程如下:

MQTT协议及推送服务

推送注册流程图

苹果这么做,不管是给用户还是开发者,带来的好处都是实实在在的:

  • 由于是系统级别的长连接,所以不会出现被杀死而不发推送的现象;

  • 省电。不用每个app都去各自维护一个自己的长连接;

  • 安全可靠。为了能够使用推送服务,必须先在开发者账号注册推送功能,这就大大降低了长连接滥用的场景。

  • 对于开发来说,实现起来十分容易,服务端只要将正确的deviceToken和推送内容发送给APNs,然后客户端进行推送注册和逻辑处理就行了。

Android推送服务

Android系统上,Google也推出了和APNS类似的服务,叫做GCM。但是由于国情原因(你懂得),导致该服务在中国无法使用。所以,国内Andorid的普遍做法是自己维护一条长连接,和自己的推送服务器或者第三方推送商对接。

其实现原理APNs没有本质区别,但是由于一个设备通常需要维持多个长连接,所以在耗能这块,Andorid这块处理就不尽人意,并且,由于后台可以常驻,所以安全性这块也得不到保障。

除了类似APNs的实现,在Android上,也可以采用轮询方式,也可以简单实现推送功能。

MQTT实现消息推送

iOS端实现

对于iOS端使用MQTT来实现消息推送服务,比较常见的做法就是采用离线消息的方式去做,服务端发送推送消息,发送到APNs上,然后APNs通知客户端收到通知消息,客户端去服务端拉取最新消息列表,然后展示的界面上并处理相关逻辑。

Android端实现

由于并不是做Android开发,并且Android方面采用方式五花八门,了解的做法是类似iOS的实现,利用MQTT将服务端和客户端建议一个长连接,然后服务端将消息直接推倒客户端上,客户端收到推送消息后,去服务端拉取最新的消息列表。

总结

对于移动设备来说,MQTT以低开销、低带宽著称,十分适合搭建推送服务。目前方案也比较成熟,希望未来MQTT的应用会越来越广!

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