MQTT QoS的工作原理是什么

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MQTT 協(xié)議 中規(guī)定了消息服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service），它保證了在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下消息傳遞的可靠性，QoS 的設(shè)計(jì)是 MQTT 協(xié)議里的重點(diǎn)。作為專為物聯(lián)網(wǎng)場景設(shè)計(jì)的協(xié)議，MQTT 的運(yùn)行場景不僅僅是 PC，而是更廣泛的窄帶寬網(wǎng)絡(luò)和低功耗設(shè)備，如果能在協(xié)議層解決傳輸質(zhì)量的問題，將為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)提供極大便利。

MQTT QoS 等級

MQTT 設(shè)計(jì)了 3 個 QoS 等級。

• QoS 0：消息最多傳遞一次，如果當(dāng)時客戶端不可用，則會丟失該消息。

• QoS 1：消息傳遞至少 1 次。

• QoS 2：消息僅傳送一次。

QoS 0 是一種 "fire and forget" 的消息發(fā)送模式：Sender (可能是 Publisher 或者 Broker) 發(fā)送一條消息之后，就不再關(guān)心它有沒有發(fā)送到對方，也不設(shè)置任何重發(fā)機(jī)制。

QoS 1 包含了簡單的重發(fā)機(jī)制，Sender 發(fā)送消息之后等待接收者的 ACK，如果沒收到 ACK 則重新發(fā)送消息。這種模式能保證消息至少能到達(dá)一次，但無法保證消息重復(fù)。

QoS 2 設(shè)計(jì)了重發(fā)和重復(fù)消息發(fā)現(xiàn)機(jī)制，保證消息到達(dá)對方并且嚴(yán)格只到達(dá)一次。

工作原理

QoS 0 - 最多分發(fā)一次

當(dāng) QoS 為 0 時，消息的分發(fā)依賴于底層網(wǎng)絡(luò)的能力。發(fā)布者只會發(fā)布一次消息，接收者不會應(yīng)答消息，發(fā)布者也不會儲存和重發(fā)消息。消息在這個等級下具有最高的傳輸效率，但可能送達(dá)一次也可能根本沒送達(dá)。

Qos 1 - 至少分發(fā)一次

當(dāng) QoS 為 1 時，可以保證消息至少送達(dá)一次。MQTT 通過簡單的 ACK 機(jī)制來保證 QoS 1。發(fā)布者會發(fā)布消息，并等待接收者的 PUBACK 報文的應(yīng)答，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到 PUBACK 的應(yīng)答，發(fā)布者會將消息的 DUP 置為 1 并重發(fā)消息。接收者接收到 QoS 為 1 的消息時應(yīng)該回應(yīng) PUBACK 報文，接收者可能會多次接受同一個消息，無論 DUP 標(biāo)志如何，接收者都會將收到的消息當(dāng)作一個新的消息并發(fā)送 PUBACK 報文應(yīng)答。

QoS 2 - 只分發(fā)一次

當(dāng) QoS 為 2 時，發(fā)布者和訂閱者通過兩次會話來保證消息只被傳遞一次，這是最高等級的服務(wù)質(zhì)量，消息丟失和重復(fù)都是不可接受的。使用這個服務(wù)質(zhì)量等級會有額外的開銷。

發(fā)布者發(fā)布 QoS 為 2 的消息之后，會將發(fā)布的消息儲存起來并等待接收者回復(fù) PUBREC 的消息，發(fā)送者收到 PUBREC 消息后，它就可以安全丟棄掉之前的發(fā)布消息，因?yàn)樗呀?jīng)知道接收者成功收到了消息。發(fā)布者會保存 PUBREC 消息并應(yīng)答一個 PUBREL，等待接收者回復(fù) PUBCOMP 消息，當(dāng)發(fā)送者收到 PUBCOMP 消息之后會清空之前所保存的狀態(tài)。

當(dāng)接收者接收到一條 QoS 為 2 的 PUBLISH 消息時，他會處理此消息并返回一條 PUBREC 進(jìn)行應(yīng)答。當(dāng)接收者收到 PUBREL 消息之后，它會丟棄掉所有已保存的狀態(tài)，并回復(fù) PUBCOMP。

無論在傳輸過程中何時出現(xiàn)丟包，發(fā)送端都負(fù)責(zé)重發(fā)上一條消息。不管發(fā)送端是 Publisher 還是 Broker，都是如此。因此，接收端也需要對每一條命令消息都進(jìn)行應(yīng)答。

QoS 在發(fā)布與訂閱中的區(qū)別

MQTT 發(fā)布與訂閱操作中的 QoS 代表了不同的含義，發(fā)布時的 QoS 表示消息發(fā)送到服務(wù)端時使用的 QoS，訂閱時的 QoS 表示服務(wù)端向自己轉(zhuǎn)發(fā)消息時可以使用的最大 QoS。

• 當(dāng)客戶端 A 的發(fā)布 QoS 大于客戶端 B 的訂閱 QoS 時，服務(wù)端向客戶端 B 轉(zhuǎn)發(fā)消息時使用的 QoS 為客戶端 B 的訂閱 QoS。

• 當(dāng)客戶端 A 的發(fā)布 QoS 小于客戶端 B 的訂閱 QoS 時，服務(wù)端向客戶端 B 轉(zhuǎn)發(fā)消息時使用的 QoS 為客戶端 A 的發(fā)布 QoS。

不同情況下客戶端收到的消息 QoS 可參考下表：

如何選擇 MQTT QoS 等級

QoS 級別越高，流程越復(fù)雜，系統(tǒng)資源消耗越大。應(yīng)用程序可以根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)場景和業(yè)務(wù)需求，選擇合適的 QoS 級別。

以下情況下可以選擇 QoS 0

• 可以接受消息偶爾丟失。

• 在同一個子網(wǎng)內(nèi)部的服務(wù)間的消息交互，或其他客戶端與服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定的場景。

以下情況下可以選擇 QoS 1

• 對系統(tǒng)資源消耗較為關(guān)注，希望性能最優(yōu)化。

• 消息不能丟失，但能接受并處理重復(fù)的消息。

以下情況下可以選擇 QoS 2

• 不能忍受消息丟失（消息的丟失會造成生命或財(cái)產(chǎn)的損失），且不希望收到重復(fù)的消息。

• 數(shù)據(jù)完整性與及時性要求較高的銀行、消防、航空等行業(yè)。

到此，關(guān)于“MQTT QoS的工作原理是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！