前言
前面的筆記已把所有消息類型都過了一遍，這里從消息流的角度嘗試解讀一下。
網(wǎng)絡(luò)故障
在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，都會(huì)出現(xiàn)一方連接失敗，比如離開公司大門那一刻沒有了WIFI信號(hào)。但持續(xù)連接的另一端-服務(wù)器可能不能立即知道對(duì)方已斷開。類似網(wǎng)絡(luò)異常情況，都有可能在消息發(fā)送的過程中出現(xiàn)，消息發(fā)送出去，就丟失了。
MQTT協(xié)議假定客戶端和服務(wù)器端穩(wěn)定情況一般，彼此之通信管道不可靠，一旦客戶端網(wǎng)絡(luò)斷開，情況就會(huì)很嚴(yán)重，很難恢復(fù)原狀。
但別忘記，很多客戶端會(huì)有永久性存儲(chǔ)設(shè)備支持，比如閃存ROM、存儲(chǔ)卡等，在通信出現(xiàn)異常的情況下可以用于保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息等。
總之，異常網(wǎng)絡(luò)情況很復(fù)雜，只能小心處理之。
消息重發(fā)策略
在QoS > 0情況下，PUBLISH、PUBREL、SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE等類型消息在發(fā)送者發(fā)送完之后，需要等待一個(gè)響應(yīng)消息，若在一個(gè)指定時(shí)間段內(nèi)沒有收到，發(fā)送者可能需要重試。重發(fā)的消息，要求DUP標(biāo)記要設(shè)置為1.
等待響應(yīng)的超時(shí)應(yīng)該在消息成功發(fā)送之后開始算起，并且等待超時(shí)應(yīng)該是可以配置選項(xiàng)，以便在下一次重試的時(shí)候，適當(dāng)加大。比如第一次重試超時(shí)10秒，下一次可能為20秒，再一次重試可能為60秒呢。當(dāng)然，還要有一個(gè)重試次數(shù)限制的。
還有一種情況，客戶端重新連接，但未在可變頭部中設(shè)置clean session標(biāo)記，但雙方(客戶端和服務(wù)器端)都應(yīng)該重試先前未發(fā)送的動(dòng)態(tài)消息（in-flight messages）?？蛻舳瞬槐粡?qiáng)制要求發(fā)送未被確認(rèn)的消息，但服務(wù)器端就得需要重發(fā)那些未被去確認(rèn)的消息。
QoS level決定的消息流
QoS level為Quality of Service level的縮寫，翻譯成中文，服務(wù)質(zhì)量等級(jí)。
MQTT 3.1協(xié)議在"4.1 Quality of Service levels and flows"章節(jié)中，僅僅討論了客戶端到服務(wù)器的發(fā)布流程，不太完整。因?yàn)闆Q定消息到達(dá)率，能夠提升發(fā)送質(zhì)量的，應(yīng)該是服務(wù)器發(fā)布PUBLISH消息到訂閱者這一消息流方向。
QoS level 0
至多發(fā)送一次，發(fā)送即丟棄。沒有確認(rèn)消息，也不知道對(duì)方是否收到。
| Client | Message and direction | Server |
| QoS = 0 | PUBLISH
----------> | Action: Publish message to subscribers then Forget
Reception: <=1 |
針對(duì)的消息不重要，丟失也無所謂。
網(wǎng)絡(luò)層面，傳輸壓力小。
QoS level 1
所有QoS level 1都要在可變頭部中附加一個(gè)16位的消息ID。
SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE消息使用QoS level 1。
針對(duì)消息的發(fā)布，Qos level 1，意味著消息至少被傳輸一次。
發(fā)送者若在一段時(shí)間內(nèi)接收不到PUBACK消息，發(fā)送者需要打開DUB標(biāo)記為1，然后重新發(fā)送PUBLISH消息。因此會(huì)導(dǎo)致接收方可能會(huì)收到兩次PUBLISH消息。針對(duì)客戶端發(fā)布消息到服務(wù)器的消息流：
| Client | Message and direction | Server |
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = x Action: Store message | PUBLISH
----------> | Actions: -
Store message - Publish message to subscribers
-
Delete message Reception: >=1 |
| Action: Discard message | PUBACK
<---------- | Message ID = x |
針對(duì)服務(wù)器發(fā)布到訂閱者的消息流：
| Server | Message and direction | Subscriber |
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = x | PUBLISH
----------> | Actions: -
Store message - Make message available
Reception: >=1 |
| PUBACK
<---------- | Message ID = x |
發(fā)布者（客戶端/服務(wù)器）若因種種異常接收不到PUBACK消息，會(huì)再次重新發(fā)送PUBLISH消息，同時(shí)設(shè)置DUP標(biāo)記為1。接收者以服務(wù)器為例，這可能會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器收到重復(fù)消息，按照流程，broker（服務(wù)器）發(fā)布消息到訂閱者（會(huì)導(dǎo)致訂閱者接收到重復(fù)消息），然后發(fā)送一條PUBACK確認(rèn)消息到發(fā)布者。
在業(yè)務(wù)層面，或許可以彌補(bǔ)MQTT協(xié)議的不足之處：重試的消息ID一定要一致接收方一定判斷當(dāng)前接收的消息ID是否已經(jīng)接受過
但一樣不能夠完全確保，消息一定到達(dá)了。
QoS level 2
僅僅在PUBLISH類型消息中出現(xiàn)，要求在可變頭部中要附加消息ID。
級(jí)別高，通信壓力稍大些，但確保了僅僅傳輸接收一次。
先看協(xié)議中流程圖，Client -> Server方向，會(huì)有一個(gè)總體印象：
| Client | Message and direction | Server |
QoS = 2
DUP = 0
Message ID = x Action: Store message | PUBLISH
----------> | Action(a) Store message or Actions(b): - Store message ID
- Publish message to subscribers
|
| | PUBREC
<---------- | Message ID = x |
| Message ID = x | PUBREL
----------> | Actions(a): - Publish message to subscribers
- Delete message
or Action(b): Delete message ID |
| Action: Discard message | PUBCOMP
<---------- | Message ID = x |
Server -> Subscriber：
| Server | Message and direction | Subscriber |
QoS = 2
DUP = 0
Message ID = x | PUBLISH
----------> | Action: Store message |
| | PUBREC
<---------- | Message ID = x |
| Message ID = x | PUBREL
----------> | Actions: |
| PUBCOMP
<---------- | Message ID = x |
Server端采取的方案a和b，都包含了何時(shí)消息有效，何時(shí)處理消息。兩個(gè)方案二選一，Server端自己決定。但無論死采取哪一種方式，都是在QoS level 2協(xié)議范疇下，不受影響。若一方?jīng)]有接收到對(duì)應(yīng)的確認(rèn)消息，會(huì)從最近一次需要確認(rèn)的消息重試，以便整個(gè)（QoS level 2）流程打通。
消息順序
消息順序會(huì)受許多因素的影響，但對(duì)于服務(wù)器程序，必須保證消息傳遞流程的每個(gè)階段要和開始的順序一致。例如，在QoS level 2定義的消息流中，PUBREL流必須和PUBLISH流具有相同的順序發(fā)送：
| Client | Message and direction | Server |
| | PUBLISH 1
---------->
PUBLISH 2
---------->
PUBLISH 3
---------->
| |
| | PUBREC 1
<----------
PUBREC 2
<----------
| |
| | PUBREL 1
---------->
| |
| | PUBREC 3
<----------
| |
| | PUBREL 2
---------->
| |
| | PUBCOMP 1
<----------
| |
| | PUBREL 3
---------->
| |
| | PUBCOMP 2
<----------
PUBCOMP 3
<----------
| |
流動(dòng)消息(in-flight messages)數(shù)量允許有一個(gè)可保證的效果：
- 在流動(dòng)消息(in-flight)窗口1中，每個(gè)傳遞流在下一個(gè)流開始之前完成。這保證消息以提交的順序傳遞
- 在流動(dòng)消息(in-flight)大于1的窗口，只能在QoS level內(nèi)被保證消息的順序
消息的持久化
在MQTT協(xié)議中，PUBLISH消息固定頭部RETAIN標(biāo)記，只有為1才要求服務(wù)器需要持久保存此消息，除非新的PUBLISH覆蓋。
對(duì)于持久的、最新一條PUBLISH消息，服務(wù)器不但要發(fā)送給當(dāng)前的訂閱者，并且新的訂閱者(new subscriber，同樣需要訂閱了此消息對(duì)應(yīng)的Topic name）會(huì)馬上得到推送。
Tip：新來乍到的訂閱者，只會(huì)取出最新的一個(gè)RETAIN flag = 1的消息推送，不是所有。
消息流的編碼/解碼
MQTT協(xié)議中，由目前定義的14種類型消息在客戶端和服務(wù)器端之間數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。若以JAVA語言構(gòu)建MQTT服務(wù)器，可選擇Netty作為基礎(chǔ)。
在Netty中，數(shù)據(jù)的進(jìn)入和流出，代表了一次完整的交互。無論是要進(jìn)入的還是要流出的數(shù)據(jù)(單獨(dú)以服務(wù)器為例)，都可看做字節(jié)流。若把每種類型消息抽象為一個(gè)具體對(duì)象，那么處理起來就不難了。
客戶端->服務(wù)器，進(jìn)入的字節(jié)流，逐個(gè)字節(jié)/單位讀取，可還原成一個(gè)具體的消息對(duì)象（解碼的過程）。
要發(fā)送到客戶端的消息對(duì)象，轉(zhuǎn)換（編碼）成字節(jié)流，然后由TCP通道流轉(zhuǎn)到接收者。
小結(jié)
斷斷續(xù)續(xù)記錄了MQTT 3.1協(xié)議的若干閱讀筆記，總之是把協(xié)議個(gè)人認(rèn)為不夠清晰，或者我不好理解的地方，著重進(jìn)行了分析。也便于自己以后回過來頭來翻閱，不是那么快的忘卻。