MQtt协议的一点总结之QoS的不完美处理

2019-04-19
看了4.3服务质量级别（Quality of Service levels）的介绍，觉得QoS1和QoS2的协议应该存在一些漏洞（或者说是不完美）。

• QoS1的不完美
  QoS1是至少投递成功一次（ At least once delivery），确保消息一定发送给接收者。 需要两次握手。
  QoS1消息发送的过程是这样的：
  1.消息发送者发送PUBLISH包（包含一个未使用的PackId），并等待接收者返回PUBREC包；
  2.接收者接收到PUBLISH包，处理这个包，并响应一个PUBREC包给发送者。此后，对于后续的具有相同的PackId的PUBLISH包都要作为新的消息处理，并且不用管该包的DUP标志。
  3.发送者收到同一个PackId的PUBREC包，结束掉这个PackId的消息。之后可以重复使用该PackId作为新消息包的识别值。
  QoS1消息的不完美之处的分析:
  鉴于上述的2、3点，发送者由于某些原因（比如长时间没有收到接收者返回的PUBREC）对同一个PackId的包重复发送了多次，接收者接收到了一次PUBLISH进行处理后又接收到了发送者重复发送的PUBLISH，由于第2点的规定，对其进行了第二次的处理，这个问题是QoS1级别本身就不打算解决的，所以要避免这个问题需要使用QoS2消息级别。但我要说的不完美不是这一点，而是可能出现的同一个PackId被重用之后的新消息没有被接收者真正的接收到。试想，如果第一次的PUBLISH消息被接收者重复处理了并返回了多个PUBREC给发送者，发送者接收到了其中一个PUBREC，结束了第一次的PUBLISH消息，又重用这个PackId发送新的PUBLISH消息，但同时原来的PUBLISH的多个PUBREC中的一个返回到了发送者，此时新的PUBLISH还没被接收者接收到，但发送者误认为现在接收到PUBREC是接收者对新的PUBLISH的响应，就将新的那个PUBLISH消息结束掉了。这种情况下，如果接收者没有接到新的PUBLISH包就永远不会可能再接收到了，因为发送者误以为接收者已接收到，不会重复发送这个新的PUBLISH消息了。
• QoS2的不完美
  QoS2是只正确的投递一次（ Exactly once delivery），保证消息有且只有一次成功的投递。需要四次握手，两次响应。
  QoS2的传递过程：

1. 消息发送者发送PUBLISH包（包含一个未使用的PackId），并等待接收者返回PUBREC包；在未接到PUBREL之前，对于后续接收的PUBLISH都必须要响应一个PUBREC，但此时不能造成多个消息传递给发送者。
2. 接收者接收到PUBLISH包，处理这个包，响应一个PUBREC包。并等待PUBREL包；
3. 发送者收到同一个PackId的PUBREC包，响应一个PUBREL包，并等待PUBCOMP。此时，发送者不能发送PUBLISH。
4. 接收者接收到PUBREL包，响应一个PUBCOMP。之后接收到的相同的PackId的PUBLISH需要作为新的消息处理。
   5.接收者接收到PUBCOMP后，结束消息。之后可以重复使用PackId.
   QoS2消息的不完美之处的分析:
   对于同一消息发送者多次发送了，由于某些因素（比如网络延迟），其中一次到达接收者的时间晚于其他次发送的，前面到达的早已被接收者处理过了（早和发送者完成后续的握手动作了），因此这个消息会被接收者重复处理。

QoS1和QoS的不完美的解决想法

对于QoS1，只要发送者不短时间内重用相同的PackId就可以避免了。对于QoS2，需要发送者不短时间内重用相同的PackId，同时需要接收者在短时间接收到一个刚处理完的PackId消息弃置不理（发送者会重复发送消息，不会造成新信息接收不到的）。

参考：http://mqtt.org/documentation