MQTT QoS 0, 1, 2

MQTT QoS 0, 1, 2

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_63514301/article/details/140110960

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息传输协议，广泛应用于物联网领域。该协议定义了三种服务质量（QoS）等级，以满足不同场景下对消息可靠性的需求。本文将详细介绍MQTT的QoS机制、数据传输过程以及配置方法，帮助读者更好地理解和应用MQTT协议。

开篇

在使用MQTT协议的设备中，很多都运行在网络受限的环境下。仅依靠底层的TCP传输协议，并不能完全保证消息的可靠到达。因此，MQTT提供了QoS机制，通过设计多种消息交互机制来提供不同的服务质量，以满足用户在各种场景下对消息可靠性的要求。

MQTT定义了三个QoS等级：

• QoS 0：最多交付一次
• QoS 1：至少交付一次
• QoS 2：只交付一次

其中，使用QoS 0可能会丢失消息，使用QoS 1可以保证收到消息但消息可能重复，使用QoS 2可以保证消息既不丢失也不重复。QoS等级从低到高，不仅意味着消息可靠性的提升，也意味着传输复杂程度的提升。

在一个完整的从发布者到订阅者的消息投递流程中，QoS等级是由发布者在PUBLISH报文中指定的。大部分情况下，Broker向订阅者转发消息时都会维持原始的QoS不变。不过也有一些例外的情况，根据订阅者的订阅要求，消息的QoS等级可能会在转发的时候发生降级。

例如，订阅者在订阅时要求Broker可以向其转发的消息的最大QoS等级为QoS 1，那么后续所有QoS 2消息都会降级至QoS 1转发给此订阅者，而所有QoS 0和QoS 1消息则会保持原始的QoS等级转发。

1. 精细MQS TT QoS的行为

让我们来进一步明确每种MQS TT QoS的行为，特别是消息传输过程中丢失与重复的风险和保障：

1.1 QoS 0: 最多交付一次（At Most Once）

• 特征：
• 无消息确认：发送者发送消息后，不需要确认消息是否到达接收者。
• 无重试：如果消息在传输过程中丢失，发送者不会再次发送该消息。
• 风险：消息可能丢失。在网络不稳定或发生传输错误时，消息可能不会到达接收者。
• 适用场景：适合对消息丢失不敏感的应用，例如发送传感器数据，实时监测数据，或日志记录。

1.2 QoS 1: 至少交付一次（At Least Once）

• 特征：
• 消息确认：发送者发送消息后，需要接收者（或代理）确认消息已接收（通过PUBACK）。
• 支持重试：如果发送者在规定时间内未收到确认，将重新发送消息，直到收到确认。
• 风险：消息可能重复。由于重试机制，如果网络中断或接收确认消息丢失，发送者会重发，可能导致接收者收到重复的消息。
• 适用场景：适合需要确保消息到达但能处理重复消息的应用，例如状态更新、简单的事务操作。

1.3 QoS 2: 只交付一次（Exactly Once）

• 特征：
• 高级消息确认：通过复杂的四步握手过程（PUBREC、PUBREL、PUBCOMP），确保消息仅传输一次，避免重复。
• 支持重试：如果在任何一步未收到确认，发送者和接收者都会重试相应步骤，直到完成整个确认过程。
• 风险：消息不会丢失或重复。确保了消息在传输中不会丢失，并且不会重复到达接收者。
• 适用场景：适合不能接受消息丢失或重复的应用，例如金融交易、订单处理等关键业务场景。

1.4 传输过程图示

1.5 总结

• QoS 0：适用于对消息丢失无所谓的场景。消息可能丢失。
• QoS 1：适用于需要保证消息到达但能接受重复消息的场景。消息可能重复。
• QoS 2：适用于需要严格保证消息不丢失且不重复的场景。消息不会丢失也不会重复。

选择合适的QoS级别取决于应用的可靠性需求和可以容忍的传输错误类型。

2. MQTT 数据大小限制和发送原理

2.1 EMQX 数据大小限制

• 默认最大数据大小：1 MB
• 最大可配置数据大小：256 MB
• 设置项：可以通过配置文件emqx.conf或EMQX Dashboard中的Max Packet Size来调整。

2.2 Mosquitto 数据大小限制

• 默认最大数据大小：可以通过mosquitto.conf文件中的message_size_limit配置项调整，具体默认值随版本和配置不同而异，一般设置为268435455字节（约256 MB）。

2.3 发送数据的原理

MQTT发送数据的基本流程：

1. 连接：客户端与MQTT Broker建立连接。
2. 订阅：客户端订阅一个或多个主题。
3. 发布：客户端向订阅的主题发布消息。
4. 接收：订阅该主题的客户端接收消息。
5. 确认：根据QoS（服务质量）等级，可能会有确认消息的发送。

详细步骤：

• 建立连接：客户端使用MQTT协议的CONNECT报文连接到Broker。
• 订阅主题：客户端发送SUBSCRIBE报文，指定要订阅的主题。
• 发布消息：使用PUBLISH报文发布消息到某个主题。
• 消息转发：Broker接收到消息后，将其转发给所有订阅该主题的客户端。
• 消息接收和确认：客户端接收消息，若QoS级别要求，需要发送PUBACK（QoS 1）或PUBREC/PUBREL/PUBCOMP（QoS 2）确认消息的递送。

2.4 MQTT 原理的时序图

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议是一种基于发布/订阅模式的轻量级消息传输协议，广泛应用于物联网（IoT）领域。以下是MQTT消息从客户端到Broker再到订阅者的完整时序图。

解释：

• CONNECT: 客户端发起连接请求。
• CONNACK: Broker响应连接请求。
• SUBSCRIBE: 客户端订阅一个或多个主题。
• SUBACK: Broker确认订阅。
• PUBLISH (QoS 0): 客户端发布消息，QoS 0表示最多一次交付，不需要确认。
• PUBLISH (QoS 1): 客户端发布消息，QoS 1表示至少一次交付，需要确认。
• PUBLISH (QoS 2): 客户端发布消息，QoS 2表示精确一次交付，需经过四次握手确认。
• DISCONNECT: 客户端断开连接。

2.5 Qos中的四次握手

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议中的QoS（Quality of Service）级别有三个等级：0、1、2。QoS 2是最高级别的保证消息传递的质量。

在MQTT中，QoS 2使用了四次握手来确保消息的可靠传递：

1. 发起请求：发送端（Publisher）将消息发送给接收端（Subscriber），并请求QoS 2级别的确认。
2. 接收确认：接收端收到消息后，向发送端发送确认收到的消息（PUBREC）。
3. 发送确认：发送端接收到确认消息后，发送PUBREL给接收端，表示可以释放消息。
4. 完成确认：接收端收到PUBREL后，发送最终的确认消息（PUBCOMP），表示消息已经完成传递。

这四次握手确保了消息的可靠性和顺序性，即使在网络不稳定或断开连接后，也能够确保消息不会丢失或重复传输。

2.6 相关配置示例

2.6.1 EMQX 配置 QoS 示例

在emqx.conf中：

mqtt.max_qos = 2

2.6.2 Mosquitto 配置 QoS 示例

Mosquitto配置QoS示例

max_qos 2