MQTT在保证消息顺序和可靠性方面的策略

worktile • 2023年12月25日上午10:45 • 科技 • 阅读 808

MQTT协议确保消息顺序和可靠性的策略包括使用三种不同等级的服务质量（Quality of Service, QoS）、保持持久连接、消息重试机制和遗嘱消息（Last Will and Testament, LWT）。开始阐释的是服务质量等级，该协议规定三个级别分别为：QoS 0，至多一次，QoS 1，至少一次，以及QoS 2，仅一次。QoS 1要求在发送方和接收方之间至少传递一次消息，通过消息确认和重传来实现。而在QoS 2下，通过四步握手过程，确保每条消息只被接收一次，避免重复。

一、QOS等级和消息可靠性

MQTT协议通过设定三种不同的消息交付服务质量来保障消息可靠性。QoS等级 是核心保障手段，分为0（最多一次）、1（至少一次）和2（正好一次）。这三种级别从低到高逐步增加了消息交付的保障程度，同时也增加了网络传输的复杂性。

QoS 0提供最基础的消息传送服务，无确认回执，适用于不要求高可靠性的场景。QoS 1则要求消息至少传递一次，发送端存储消息直到从接收端收到 PUBACK 回执，在没有收到回执时会重新发送，从而提高消息可靠性。最高级别的QoS 2保证每条消息只被接收一次，通过一系列的四次交互，确保消息即便在复杂网络环境中也能可靠交付。

在QoS 2中，设计了一套复杂的握手机制来防止消息的重复。该过程包括四种类型的控制报文：PUBLISH、PUBREC、PUBREL和PUBCOMP。首先，发送方发送含有消息的PUBLISH报文并等待PUBREC，接收PUBREC后，发送方发出PUBREL并等待PUBCOMP。当PUBCOMP被接收方收到后，双方均可确认消息只被成功接收一次。

二、持久连接和消息顺序

为了保证消息连接的稳定性和顺序性，MQTT使用长连接和会话状态。持久连接减少了因连接的频繁建立和关闭所引发的错误，并保持了一个稳定的通道，使得消息可以按照它们被发送的顺序到达。当然，这需要客户端和服务器都维持较为稳定的网络环境。

MQTT的消息顺序保证机制主要依赖于其协议本身的设计。在一个MQTT会话中，消息按照它们被收到的顺序进行处理和响应。当使用QoS1或QoS2等级的消息传输时，即使网络不稳定导致重发，MQTT协议也确保了最终消息的处理顺序。这是因为，每条消息都会被分配一个唯一的标识符，该标诈符会在消息送达过程中携带，以此来保证消息传输的顺序性。