MQTT 5.0 协议介绍 — QoS服务质量

2019/10/29 15:44
阅读数 114

服务质量

MQTT协议中规定了消息服务质量(Quality of Service),它保证了在不同的网络环境下消息传递的可靠性,QoS 的设计是 MQTT 协议里的重点。作为专为物联网场景设计的协议,MQTT 的运行场景不仅仅是 PC,而是更广泛的窄带宽网络和低功耗设备,如果能在协议层解决传输质量的问题,将为物联网应用的开发提供极大便利。

QoS值 Bit 2 Bit 1 描述
0 0 0 最多分发一次
1 0 1 至少分发一次
2 1 0 只分发一次
- 1 1 保留位

PUBLISH 报文的 2 个 QoS 比特位不能同时设置为 1 [MQTT-3.3.1-4]。如果服务端或客户端收到 QoS 2 个比特位都为 1 的无效 PUBLISH 报文,使用包含原因码为 0x81(无效报文)的 DISCONNECT 报文关闭网络连接

工作原理

QoS 0 - 最多分发一次

当 QoS 为 0 时,消息的分发依赖于底层网络的能力。发布者只会发布一次消息,接收者不会应答消息,发布者也不会储存和重发消息。消息在这个等级下具有最高的传输效率,但可能送达一次也可能根本没送达。

Qos 1 - 至少分发一次

当 QoS 为 1 时,可以保证消息至少送达一次。MQTT 通过简单的 ACK 机制来保证 QoS 1。发布者会发布消息,并等待接收者的 PUBACK 报文的应答,如果在规定的时间内没有收到 PUBACK 的应答,发布者会将消息的 DUP 置为 1 并重发消息。接收者接收到 QoS 为 1 的消息时应该回应 PUBACK 报文,接收者可能会多次接受同一个消息,无论 DUP 标志如何,接收者都会将收到的消息当作一个新的消息并发送 PUBACK 报文应答。

QoS 2 - 只分发一次

当 QoS 为 2 时,发布者和订阅者通过两次会话来保证消息只被传递一次,这是最高等级的服务质量,消息丢失和重复都是不可接受的。使用这个服务质量等级会有额外的开销。

发布者发布 QoS 为 2 的消息之后,会将发布的消息储存起来并等待接收者回复 PUBREC 的消息,发送者收到 PUBREC 消息后,它就可以安全丢弃掉之前的发布消息,因为它已经知道接收者成功收到了消息。发布者会保存 PUBREC 消息并应答一个 PUBREL,等待接收者回复 PUBCOMP 消息,当发送者收到 PUBCOMP 消息之后会清空之前所保存的状态。

当接收者接收到一条 QoS 为 2 的 PUBLISH 消息时,他会处理此消息并返回一条 PUBREC 进行应答。当接收者收到 PUBREL 消息之后,它会丢弃掉所有已保存的状态,并回复 PUBCOMP。

无论在传输过程中何时出现丢包,发送端都负责重发上一条消息。不管发送端是 Publisher 还是 Broker,都是如此。因此,接收端也需要对每一条命令消息都进行应答。

报文标识符(Packet ID)

MQTT 协议规定每次发布一个 QoS > 0 的消息的时候都必须分配一个当前未使用的非零报文标识符 [MQTT-2.2.1-4]。当处理完这个报文对应的确认后,这个报文标识符就释放可重用,某个报文标识符在某一时刻不能被多个命令所使用。

发布者和订阅者

MQTT 发布消息 QoS 不是端到端的,是客户端与服务器之间的。订阅者收到 MQTT 消息的 QoS 级别,最终取决于发布消息的 QoS 和主题订阅的 QoS。

发布消息的QoS 主题订阅的QoS 接收消息的QoS
0 0 0
0 1 0
0 2 0
1 0 0
1 1 1
1 2 1
2 0 0
2 1 1
2 2 2

如何选择QoS

QoS 级别越高,流程越复杂,系统资源消耗越大。应用程序可以根据自己的网络场景和业务需求,选择合适的 QoS 级别,比如在同一个子网内部的服务间的消息交互往往选用 QoS 0;而通过互联网的实时消息通信往往选用 QoS 1;QoS 2 使用的场景相对少一些,适合一些支付请求之类的要求较高的场景。

展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部