MQTT3.1.1协议阅读笔记2——QoS

接着上一篇之后 回顾上一篇，我们再来加深对 MQTT 的 QoS 的理解。

QoS 分级

QoS等级	特点	解释
0	最多分发一次	接收者不发送响应，发送者也不重新尝试。接收者只能收到一次消息，或者一次也收不到。
1	最少分发一次	确保消息至少一次抵达接收者。
2	精确一次分发

订阅和发布都可以设置 QoS，我们依次来研究

实战发布 QoS 消息

研究发布 QoS 的时候，我们先简化订阅的 QoS，都采用 QoS=0

打开一个 mqtt-spy.jar 的客户端，订阅一个 chatRoom 的主题：

查看 WireShark 报文，默认就是 至多投递一次 (QoS0)：

※ MQTT Java 客户端代码：

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClientPersistence;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;
import java.util.UUID;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws MqttException {
        String clientId = Arrays.stream(args).findFirst().orElse(UUID.randomUUID().toString());
        MqttClientPersistence persistence = new MemoryPersistence();
        MqttClient client = new MqttClient("tcp://localhost:1883", clientId, persistence);
        client.connect();
        System.out.println(clientId + " has connected.");
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        for (;;){
            String msg = null;
            if (in.hasNext()) {
                msg = in.next();
            }
            int qos = -1;
            if (in.hasNextInt()) {
                qos = in.nextInt();
            }
            if (msg != null && qos >= 0 && qos <= 2) {
                client.publish("chatRoom", msg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), qos, false);
            }
        }
    }
}

发布 QoS0 消息

首先，发送 QoS0 的消息：

• Publish Message
  

发布 QoS1 消息

接着，发送 QoS1 的消息：

• Publish Message
  

• Publish Ack Message
  

发布 QoS2 消息

最后，发送 QoS2 的消息：

• Publish Message
  

• Publish Received
  

• Publish Release
  

• Publish Complete
  

固定报头的第一个字节 Flag Bits

结合报文，我们就能看出 ：

• MQTT 协议固定报头的第一个字节，前4个bit位用来表示消息的类型，后4个bit位，只有 PUBLISH 类型的报文才用到，其他类型的报文暂时保留这4个bit位。
• PUBLISH 类型的 MQTT 消息包，后4个bit位
  • 第一个bit位DUP用来表示当前是不是重复发送的报文；
  • 第二三个bit位共同表示QoS，即当前 PULISH 报文的 QoS (服务质量)
  • 第三个bit位表示RETAIN，是否保留该消息，让新订阅的客户端收到该消息

本地缓存与QoS

以 Paho 客户端为例，在我写的 Java 代码示例中，使用 MemoryPersistence 作为本地缓存。

• put保存消息
  

• remove移除消息
  

QoS0 是用不到 MemoryPersistence 的；

QoS1

如果发布消息 QoS1：

• 在发送 PUBLISH 之前，包唯一标识 Message Identifier 和消息的映射将被保存；
  

• 在收到 PUBLISH ACK 之后，包唯一标识 Message Identifier 将被移除
  

QoS2

如果发布消息 QoS2：

• 在发布 PUBLISH 之前，PUBLISH 消息将被保存，比如此时包唯一标识 Message Identifier 为 2
  

• 在收到 PUBLISH RECEIVED 之后，发送 PUBLISH RELEASE 之前，保存该消息，包唯一标识仍然是 2，但是前缀不一样了
  

• 在收到 PUBLISH COMPLETE 之后，之前缓存的 PUBLISH 消息要删除
  

• 在收到 PUBLISH COMPLETE 之后，之前缓存的 PUBLISH RELEASE 消息也要删除
  

一旦已经发送了相应的PUBREL包，就不能再重发PUBLISH包。

重发消息

QoS 涉及到消息的补发，Paho 客户端选择的补发时机是重连成功之后，即接收到 CONNACK 报文之后，执行org.eclipse.paho.client.mqttv3.internal.ClientState#restoreInflightMessages

参考文档

MQTT 3.1.1 协议中文版 阅读

Mqtt Qos 深度解读 阅读