从HTTP到MQTT：一个基于位置服务的APP数据通信实践概述

前言

在基于位置服务的移动应用领域（最典型的是打车应用），移动设备端和服务端之间总是存在大量的交互（用户可实时获取自已附近网约车的实时位置信息）。设备向服务端发送它的位置信息和其它设备信息，服务端接收这些数据，对它们进行处理，并返回给设备端一些命令。设备端根据这些命令执行一些操作，比如GPS数据的收集和发送频率等。

基于以上业务场景，如此频繁的数据交互，要达到数据的实时推送级别，该选用哪种技术？HTTP短轮询还是基于TCP的实时长连接？本文给出的答案是使用MQTT协议，请继续往下阅读。

通信协议选型

设备端和服务端之间可以通过多种通信协议进行交互，比如HTTP（同步）或者基于消息传递的异步协议。因为移动网络的不稳定性，在选择通信协议时要综合考虑它的稳定性和性能。同时，考虑到移动设备对电池使用时间的敏感度，最好能够选择一个相对比较节省资源的协议，这样可以减少对电池的消耗。

HTTP是一种同步无状态的协议，不支持推送，设备端需要通过轮询模拟推送，反复的轮询需要耗费额外的资源。

相比之下，另一种基于消息传递的协议MQTT在这种情况下似乎更有优势：

• MQTT可以保持设备与服务器之间的长连接，避免反复的轮询，减少资源消耗，所以更加省电；
• MQTT可以在设备和服务器之间建立双向连接，从而可以使用推送。
  

有关MQTT协议的入门文章，请看《扫盲贴：认识MQTT通信协议》，更多推送技术的文章点此进入。

先简要地了解下MQTT协议

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

MQTT协议技术文档：点此进入，当然也有PDF版的，百度一下，不过个人感觉还是官网上的字体和排版最舒服。

MQTT是轻量级基于代理的发布/订阅的消息传输协议，它可以通过很少的代码和带宽和远程设备连接。例如通过卫星和代理连接，通过拨号和医疗保健提供者连接，以及在一些自动化或小型设备上，而且由于小巧，省电，协议开销小和能高效的向一和多个接收者传递信息，故同样适用于称动应用设备上。

相信在想深入学习这个协议必是奔着解决某个问题而来的，上面给出了适用的场景，我之所以想深入的学习和了解这个协议，理由如下：

• 可以实现手机消息推送（PUSH）
• 协议简单，最小的头部只需2个字节，特别适合于嵌入式设备场景中。
• 这是个了解什么是协议绝好的例子。相比于其它复杂的协议例如tcp、http协议，至少说明文档看的下去。
  

通常，MQTT协议所处的应用场景如下图所示：

一个实际的应用实践概述

有一个基于位置服务的移动项目，最开始使用的是HTTP协议，但是基于上述的原因，需要使用MQTT来替换HTTP。下节来看看如何实现这个架构的演变。

首先，在EC2（EC2是一种亚马逊云服务器，类似于阿里云的ECS）上安装一个Mosquitto代理（Mosquitto是一个活跃的开源MQTT服务端实现，官网地址是：https://mosquitto.org/）。设备端把原先HTTP里的消息头和消息体合并到一个MQTT消息里，并发送到Mosquitto代理的一个主题上。后端的API端点对这个主题进行订阅，然后处理接收到的消息。API服务对消息进行处理后，把相应的响应消息发回Mosquitto代理，再推送给设备端。

不过在有多个API服务器的情况下，存在重复处理消息的问题。因为多个API服务器同时订阅相同的主题，它们会收到一个消息的多个拷贝。为了解决这个问题，在系统里引入了AWS的IoT（AWS的IoT是亚马逊云提供的物联网云服务）。AWS IoT在它的内部使用了MQTT代理，同时包含了一个强大的规则引擎，可以利用这个引擎对Mosquitto的消息进行处理，比如把它们保存起来，发送通知或者使用lambda函数处理消息的响应。不过这里需要先把Mosquitto和AWS IoT桥接起来，这样消息就可以进入到AWS IoT。然后使用lambda函数对消息进行处理，抽取消息里的消息头和消息体，最后调用后端的HTTP API服务。

使用这套架构会涉及到：

• QoS - MQTT提供了三层QoS。这个是非常重要的，因为在底层网络不是很稳定的时候，MQTT仍然能通过重试等手段保证消息可以被正确送达。
• 消息保留 - MQTT可以为每个主题保留最后一个消息。这对客户端来说，可以反应主题的状态。
• 处理MQTT消息 - 设置一个Mosquitto代理并让消息流入这个代理是很容易的，但因为缺少第三方包，要让一般的规则引擎来出来这些消息有点棘手。所以最后选用了AWS IoT自带的规则引擎。
• 日志 - 需要对Mosquitto的日志进行捕捉，并保存起来，方便监控和问题定位。可以使用remote syslog来把日志传输到Papertrail（Papertrail是一个易用的日志服务云平台，官网地址：https://papertrailapp.com/）。
  

除了服务器端，你同样能找到各种在客户端使用的MQTT客户端lib包。MQTT有支持各种语言的开源客户端库，比如支持Android、iOS平台等，具体可查阅相关资料，本文就不深入展开了。

更多技术文章

[1] 更多推送技术的文章：
《iOS的推送服务APNs详解：设计思路、技术原理及缺陷等》
《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》
《扫盲贴：认识MQTT通信协议》
《一个基于MQTT通信协议的完整Android推送Demo》
《IBM技术经理访谈：MQTT协议的制定历程、发展现状等》
《求教android消息推送：GCM、XMPP、MQTT三种方案的优劣》
《移动端实时消息推送技术浅析》
《扫盲贴：浅谈iOS和Android后台实时消息推送的原理和区别》
《绝对干货：基于Netty实现海量接入的推送服务技术要点》
《移动端IM实践：谷歌消息推送服务(GCM)研究（来自微信）》
《为何微信、QQ这样的IM工具不使用GCM服务推送消息？》
《极光推送系统大规模高并发架构的技术实践分享》
《从HTTP到MQTT：一个基于位置服务的APP数据通信实践概述》
>> 更多同类文章 ……

[2] 更多即时通讯技术好文分类：
http://www.52im.net/forum.php?mod=collection&op=all

MQTT靠谱的服务端难找

学习了，原来还有这么多的学问

学习了，干货满满的

学习了，看来自己好要努力。