消息重传

消息重传 (Message Retransmission) 是属于 MQTT 协议标准规范的一部分。

协议中规定了作为通信的双方 服务端 和 客户端 对于自己发送到对端的 PUBLISH 消息都应满足其 服务质量 (Quality of Service levels) 的要求。如：

• QoS 1：表示 消息至少送达一次 (At least once delivery)；即发送端会一直重发该消息，除非收到了对端对该消息的确认。意思是在 MQTT 协议的上层（即业务的应用层）相同的 QoS 1 消息可能会收到多次。

• QoS 2：表示 消息只送达一次 (Exactly once delivery)；即该消息在上层仅会接收到一次。

虽然，QoS 1 和 QoS 2 的 PUBLISH 报文在 MQTT 协议栈这一层都会发生重传，但请你谨记的是：

• QoS 1 消息发生重传后，在 MQTT 协议栈上层，也会收到这些重发的 PUBLISH 消息。
• QoS 2 消息无论如何重传，最终在 MQTT 协议栈上层，都只会收到一条 PUBLISH 消息

基础配置

有两种场景会导致消息重发：

1. PUBLISH 报文发送给对端后，规定时间内未收到应答。则重发这个报文。
2. 在保持会话的情况下，客户端重连后；EMQX 会自动重发 未应答的消息，以确保 QoS 流程的正确。

在 etc/emqx.conf 中可配置：

配置项	类型	可取值	默认值	说明
retry_interval	duration	-	30s	等待一个超时间隔，如果没收到应答则重传消息

一般来说，你只需要关心以上内容就足够了。

如需了解更多 EMQX 在处理 MQTT 协议的重传的细节见以下内容。

协议规范与设计

重传的对象

首先，在了解 EMQX 对于重传机制的设计前，我们需要先确保你已经了解协议中 QoS 1 和 QoS 2 的传输过程，否则请参见 MQTTv3.1.1 - QoS 1: At least once delivery 和 MQTTv3.1.1 - QoS 2: Exactly once delivery。

此处，仅作一个简单的回顾，用来说明不同 QoS 下重传的对象有哪些。

QoS 1

QoS 1 要求消息至少送达一次；所以消息在 MQTT 协议层中，可能会不断的重传，直到发送端收到了该消息的确认报文。

其流程示意图如下：

               PUBLISH
#1 Sender  --------------->  Receiver       (*)
               PUBACK
#2 Sender  <---------------  Receiver

• 涉及到 2 个报文；共 2 次发送动作，发送端和接收端各 1 次；这 2 个报文都持有相同的 PacketId。
• 行尾标记为 * 号的，表示发送方在等待确认报文超时后，可能会主动发起重传。

可见 QoS 1 消息只需要对 PUBLISH 报文进行重发

QoS 2

QoS 2 要求消息只送达一次；所以在实现它时，需要更复杂的流程。其流程示意图如下：

               PUBLISH
#1 Sender  --------------->  Receiver       (*)
               PUBREC
#2 Sender  <---------------  Receiver
               PUBREL
#3 Sender  --------------->  Receiver       (*)
               PUBCOM
#4 Sender  <---------------  Receiver

• 涉及到 4 个报文；共 4 次发送动作，发送端和接收端各 2 次；这 4 个报文都持有相同的 PacketId。
• 行尾标记为 * 号的，表示发送方在等待确认报文超时后，可能会主动发起重传。

可见 QoS 2 消息需要对 PUBLISH 和 PUBREL 报文进行重发

综上：

• 重传动作 都是由于 发送端 报文发送后，在 规定时间 内未收到其期待的返回而触发的。

• 重传对象 仅包含以下三种：

  • QoS 1 的 PUBLISH 报文
  • QoS 2 的 PUBLISH 报文
  • QoS 2 的 PUBREL 报文

当 EMQX 作为 PUBLISH 消息的接收端时，它不需要重发操作

飞行窗口与最大接收值

其概念的定义和解释参见 飞行窗口与消息队列

引入这两个概念的作用是为了理解：

1. EMQX 作为发送端时，再次重发的消息，必然是已存储在飞行窗口中的消息
2. EMQX 作为接收端时，发送端重发的消息时：
   • 如 QoS 1，EMQX 则直接回复 PUBACK 进行应答；
   • 如 QoS 2，EMQX 则会释放，存储在 最大接收消息 队列中的 PUBLISH 或者 PUBREL 报文。

消息顺序

当然，以上的概念仅需要了解即可，你最需要关心的是，消息在被重复发送后，消息顺序出现的变化，尤其是 QoS 1 类的消息。例如：

假设，当前飞行窗口设置为 2 时，EMQX 计划向客户端的某主题投递 4 条 QoS 1 的消息。并假设客户端程序、或网络在中间出现过问题，那么整个发送流程会变成：

#1  [4,3,2,1 || ]   ----->   []
#2  [4,3 || 2, 1]   ----->   [1, 2]
#3  [4 || 3, 2]     ----->   [1, 2, 3]
#4  [4 || 3, 2]     ----->   [1, 2, 3, 2, 3]
#5  [ || 4]         ----->   [1, 2, 3, 2, 3, 4]
#6  [ || ]          ----->   [1, 2, 3, 2, 3, 4]

流程共 6 个步骤；左边表示 EMQX 的 消息队列 和 飞行窗口，以 || 分割；右侧表示客户端收到的消息顺序，其中每步表示：

1. Broker 将 4 条消息放入消息队列中。
2. Broker 依次发送 1 2，并将其放入 飞行窗口 中；客户端仅应答消息 1；且此时由于客户端发送流出现了问题，无法发送后续应答报文。
3. Broker 收到消息 1 的应答；从飞行窗口移除消息 1；并将 3 发送出去；继续等待 2 3 的应答；
4. Broker 等待应答超时，重发了报文 2 3；客户端收到重发的报文 2 3 并正常应答。
5. Broker 从飞行窗口移除了消息 2 3，并发送报文 4；客户端收到了报文 4 并回复应答。
6. 至此，所有报文处理完成。客户端收到的报文顺序为 [1, 2, 3, 2, 3, 4]，并也依次上报给 MQTT 协议栈的上层。

虽然，存在重复的报文消息。但这是完全符合协议的规范的，每个报文第一次出现的位置都是有序的，并且重复收到的报文 2 3 的报文中，会携带一个标识位，表明其为重发报文。

MQTT 协议和 EMQX 将这个主题认为是 有序的主题 (Ordered Topic) 参见：MQTTv3.1.1 - Message ordering。

它确保 相同的主题和 QoS 下，消息是按顺序投递和应答的。

此外，如果用户期望所有主题下的 QoS 1 与 QoS 2 消息都严格有序，那么需要设置飞行窗口的最大长度为 1，但代价是会降低该客户端的吞吐。

相关配置

此节列举了上述机制中，用到的所有配置。它们都包含在 etc/emqx.conf 中：

配置项	类型	可取值	默认值	说明
mqueue_store_qos0	bool	true, false	true	是否将 QoS 0 消息存入消息队列中
max_mqueue_len	integer	>= 0	1000	消息队列长度
max_inflight	integer	>= 0	0	飞行窗口大小；默认 0 即无限制
max_awaiting_rel	integer	>= 0	0	最大接收；默认 0 即无限制
await_rel_timeout	durtaion	> 0	300s	最大接收 中消息等待释放的最大超时时间；超过则直接丢弃