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【如何構(gòu)建商業(yè)級(jí)別聊天系統(tǒng)】 MQTT 篇（四）MQTT 特性之 持久會(huì)話、保留消息、遺囑

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摘要：如何構(gòu)建商業(yè)級(jí)別聊天系統(tǒng)篇四特性之持久會(huì)話保留消息遺囑本篇將介紹的一些我們應(yīng)該關(guān)注的特性關(guān)注不迷路我是擱淺神秘地址持久會(huì)話為什么需要持久會(huì)話為了接收的消息，客戶端在連接時(shí)會(huì)創(chuàng)建其感興趣主題的訂閱。代理僅存儲(chǔ)每個(gè)主題的一條保留消息。

【如何構(gòu)建商業(yè)級(jí)別聊天系統(tǒng)】 MQTT 篇（四）MQTT 特性之 持久會(huì)話、保留消息、遺囑

本篇將介紹 MQTT 的一些我們應(yīng)該關(guān)注的特性
關(guān)注不迷路！！ 我是 dying 擱淺 神秘地址

1. 持久會(huì)話

為什么需要持久會(huì)話？

為了接收 MQTT broker 的消息，客戶端在連接 broker 時(shí)會(huì)創(chuàng)建其感興趣主題的訂閱。當(dāng)客戶端和代理的連接在非持久會(huì)話中斷開(kāi)時(shí)，這些主題將丟失，這意味著客戶端在重新連接時(shí)需要重新訂閱，這對(duì)于資源受限的客戶端來(lái)說(shuō)是一筆很高的消耗。同時(shí)我們?cè)诖蠖鄶?shù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下都需要保存一個(gè)持久的會(huì)話來(lái)記錄客戶端的狀態(tài)（如保存在 DB 中）。那么將會(huì)話的狀態(tài)等信息保存到代理 broker 中就是一個(gè)很好的選擇。在客戶端與服務(wù)代理建立連接時(shí)根據(jù)唯一的標(biāo)識(shí)來(lái)提供會(huì)話的信息（如登錄憑證或者 clientId）

持久會(huì)話存儲(chǔ)什么？
  • session 信息，客戶端憑證
  • 客戶端所有訂閱信息
  • 所有客戶端未確認(rèn)的 QoS 級(jí)別為 1 或者 2 的消息
  • 客戶端在離線時(shí)所有錯(cuò)過(guò)的 QoS 級(jí)別為 1 或者 2 的消息
  • 所有從客戶端收到，尚未完全確認(rèn)的 QoS 2 的消息
那么如何開(kāi)始或者結(jié)束一個(gè)持久會(huì)話？

客戶端可以通過(guò) cleanSession 進(jìn)行標(biāo)記，來(lái)告訴 broker 代理自己需要怎樣的會(huì)話，在與代理建立連接時(shí)可以選擇請(qǐng)求持久會(huì)話。

cleanSession = true 非持久會(huì)話 如果客戶端請(qǐng)求非持久會(huì)話，那么當(dāng)客戶端與代理斷連時(shí)其前一個(gè)持久會(huì)話的所有排隊(duì)消息都將丟失。

cleanSession = false 持久會(huì)話 如果客戶端請(qǐng)求持久會(huì)話，代理服務(wù)端將保存會(huì)話的所有信息

最佳實(shí)戰(zhàn)

這里我們將會(huì)話分為： persistent session 持久會(huì)話 和 clean session 清潔會(huì)話

何時(shí)使用 持久會(huì)話？

  • 客戶端必須從某個(gè)主題獲取所有消息，即使其離線，也想通過(guò) broker 進(jìn)行消息排隊(duì)，以便重新連接后立即傳送他們。
  • 客戶端資源有限，希望通過(guò)代理存儲(chǔ)其訂閱消息，并快速恢復(fù)中斷的通信。
  • 客戶端需要在重新連接后恢復(fù)所有 qos 1 或者 2 的消息。

何時(shí)使用 清潔會(huì)話？

  • 客戶端只需要發(fā)布消息，不需要訂閱主題。客戶端不希望 broker 存儲(chǔ)消息或者重試 qos 1 或者 2 的傳輸。
  • 客戶端不需要獲取離線錯(cuò)過(guò)的消息。

2. 保留消息

為什么需要保留消息？

對(duì)于 消息發(fā)布者 和 主題訂閱者，雙方對(duì)于相互的狀態(tài)是無(wú)感知的，因?yàn)槲覀兊?broker 代理 代理了這一切，那么消息發(fā)布者只能確保消息正確的發(fā)送到了 broker 代理，而 broker 代理 和 主題訂閱者之間同樣如此。而 消息發(fā)布者 并不確定何時(shí)向?qū)?yīng)的主題發(fā)布消息，那在這期間，新訂閱主題的客戶端對(duì)該主題的狀態(tài)一無(wú)所知。這個(gè)時(shí)候，保留消息就起到的它的作用。

什么是保留消息？

保留消息 是 一條普通的 MQTT 消息 其 retained flag 設(shè)置為 true，broker 代理為主題存儲(chǔ)其最后一條保留消息以及其 Qos 級(jí)別。

那么每個(gè)訂閱匹配該主題的客戶端在訂閱后將立即收到該條 保留消息。代理僅存儲(chǔ)每個(gè)主題的一條保留消息。

訂閱客戶端 可以通過(guò) retained flag 來(lái)識(shí)別該條消息是否為 保留消息，以便決定如何處理它。

保留消息的作用：

保留消息可以幫助 新訂閱的客戶端 立即獲得該主題的狀態(tài)更新，其消除了等待 發(fā)布客戶端 發(fā)布下一條消息的時(shí)間間隔。

最佳實(shí)戰(zhàn)

啊，那么我們什么時(shí)候應(yīng)該使用保留消息呢？當(dāng)你希望新訂閱的客戶端立即獲取主題消息時(shí)，保留消息是有意義的。

這對(duì)于單個(gè)組件主題的狀態(tài)更新非常有用，例如 /my/temperature 獲取溫度狀態(tài)，如果使用保留消息，新訂閱者在訂閱時(shí)將立即獲取最后的溫度狀態(tài)。如果沒(méi)有使用，那么在發(fā)布者發(fā)布下一條消息期間，新訂閱者將處于黑暗狀態(tài)。

3.遺囑

為什么需要遺囑？

MQTT 經(jīng)常構(gòu)建于不可靠的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，由于連接丟失，電量耗盡，可能會(huì)發(fā)生異常斷開(kāi)的情況。了解客戶端是 正常斷開(kāi)（MQTT DISCONNECT 消息） 還是 異常斷開(kāi) 有助于我們進(jìn)行正確的響應(yīng)，這里遺囑消息就發(fā)揮了作用。

LWT 最后的遺囑 Last Will and Testament

在 MQTT 中使用 LWT 最后的遺囑來(lái)通知 其他客戶端 異常斷開(kāi)的情況。每個(gè)客戶端在連接到代理時(shí)，可以指定 LWT

LWT 是一條普通的 MQTT 消息帶有 主題、保留消息標(biāo)志、QoS 和 payload。代理保存該消息直到客戶端異常斷開(kāi)，此時(shí)代理會(huì)將 LWT 消息發(fā)送給每個(gè)訂閱該主題的客戶端。當(dāng)客戶端正常斷開(kāi)時(shí)，LWT 消息會(huì)被代理直接丟棄。

如何指定 LWT？

在客戶端 CONNECT 時(shí)，客戶端可以指定一條 LWT 消息

代理應(yīng)該在何時(shí)發(fā)送 LWT 消息？

根據(jù) MQTT 規(guī)范，borker 代理 必須在以下情況分發(fā) 客戶端 LWT 消息：

  • 代理檢測(cè)到 I/O 錯(cuò)誤或者網(wǎng)絡(luò)故障
  • 客戶端無(wú)法再定義的 Keep Alive 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行通信
  • 客戶端在關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接之前不會(huì)發(fā)送 DISCONNECT 數(shù)據(jù)包
  • 由于協(xié)議錯(cuò)誤，代理關(guān)閉連接

最佳實(shí)戰(zhàn)

最后的遺囑 LWT 是通知訂閱客戶端，發(fā)布客戶端異常斷開(kāi)的有效手段。其在生產(chǎn)上經(jīng)常和 保留消息一起配合使用，以存儲(chǔ)客戶端在特定主題上的狀態(tài)。

舉個(gè)例子：client1 首先向 broker 發(fā)送 CONNECT 數(shù)據(jù)包其中

lastWillMessage 將 ”offline“ 作為 payload

lastWillRetain 設(shè)置為 true

lastWillTopic 設(shè)置為 client1/status

連接之后 client1 再向主題發(fā)送一條 PUBLISH 消息，其 payload 為 ”online“ 并將其 retain flag 設(shè)置為 true。

此時(shí) 只要 client1保持連接，那么所有新訂閱主題的客戶端都會(huì)收到一條 ”online“ 消息。

如果 client1 異常斷開(kāi)，broker 會(huì)給所有訂閱客戶端發(fā)送 ”offline“ 的 LWT 消息，同時(shí) LWT 消息會(huì)成為新的保留消息發(fā)送給新的訂閱者。

這種特定的保留消息模式，可以讓其他客戶端知道，client1 在特定主題上的連接狀態(tài)。

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