MQTT 5协议中的基础更改（二）

news2024/11/23 21:41:08

上期文章中给大家介绍了MQTT规范版本5中基础更改的信息和CONNACK返回码，本篇文章我们继续介绍MQTT5协议中的基础更改中其他新功能的细节描述。

01 干净启动

MQTT 3.1.1的其中一个主流功能是MQTT客户端使用清除会话（cleanSession），即这些客户端可以通过临时连接的方式订阅消息或根本不订阅消息。当连接到MQTT代理时，客户端必须选择发送一个标注启用或禁用清除会话的CONNECT数据包。

在MQTT客户端使用清除会话后，一旦出现底层TCP连接断开、或客户端决定断开与代理的连接的情况，代理将会丢弃MQTT客户端的所有数据。此外，如果在代理上存在与客户端标识符关联的先前会话，清除会话CONNECT数据包将强制MQTT代理删除历史数据。

在MQTT v5中，客户端可以选择使用干净启动（Clean Start）（由 CONNECT 消息中的“干净启动”标志指示）。使用这个标志时，代理会丢弃任何以前的会话数据，客户端则会开启新的会话。关闭客户端和服务器之间的 TCP 连接后，会话不会被自动清理。要在客户端断开连接后触发会话删除，必须将“会话到期间隔”的新头字段设置为值 0。

新的Clean Start功能简化了 MQTT 的会话处理，因为它提供了更大的灵活性，并且比 cleanSession/持久会话概念更易于实现。使用 MQTT 5，除非“会话到期间隔”为 0，否则所有会话都是持久的。在超时后或客户端使用干净启动重新连接时，将删除会话。

02 额外的MQTT数据包

MQTT 5引入了一个新的MQTT数据包：AUTH数据包。这个新的数据包对于实现非简单的认证机制非常有用。

AUTH数据包可以在建立连接后由MQTT代理和客户端发送，以使用复杂的质询/响应认证方法（如SASL框架中定义的SCRAM或Kerberos）。也可以用于物联网的最先进的认证方法，如OAuth。这个数据包还允许在不关闭连接的情况下对MQTT客户端进行重新认证。

03 新的数据类型: UTF-8字符串对

自定义报头的出现也需要引入一种新的数据类型：UTF-8字符串对。这种字符串对本质上是一个键-值结构，键和值都是字符串数据类型，这种数据类型目前只用于自定义报头。

有了这种新的数据类型，MQTT在网络上共有7种不同的数据类型可以使用：

Bit
Two Byte Integer
Four Byte Integer
UTF-8 Encoded String
Variable Byte Integer
Binary Data
UTF-8 String Pair

大多数用户通常在其 MQTT 库的 API 中使用二进制数据和 UTF-8 编码字符串。在 MQTT 5 中，UTF-8 字符串对也经常被使用。所有其他数据类型对用户是隐藏的，但会被MQTT客户端和代理制作成网络上有效的MQTT数据包。

04 双向的DISCONNECT数据包

在MQTT 3.1.1中，客户端可以通过在关闭底层TCP连接之前，发送一个DISCONNECT数据包来表明它想断开连接。MQTT代理没有办法通知MQTT客户端发生了什么，并且代理将关闭TCP连接。

这一点在新的MQTT5中有所改变，现在允许代理在关闭套接字之前发送一个“MQTT DISCONNECT”包。客户端现在能够解释它被断开连接的原因并采取相应的行动，代理不需要指出确切的原因（例如出于安全原因）。但至少对于开发中的应用来说，这有助于找出代理关闭连接的原因。

当然，DISCONNECT数据包可以携带Reason Codes，所以很容易指出断开连接的原因（例如在无效权限的情况下）。

05 对QoS 1和2的消息不进行重试

MQTT客户端使用常设的TCP（或具有相同保证的类似协议）连接作为基础传输。TCP连接正常时提供双向连接，并且能保证消息符合恰好一次和按顺序传输，因此所有客户端或代理发送的MQTT数据包都会到达另一端。如果TCP连接中断，而消息正在进行时，QoS 1和2会通过多个TCP 连接提供消息传递保证。

MQTT 3.1.1允许在TCP连接正常时重新交付MQTT消息。实际上，这可能会导致过载的MQTT客户端得到更多的过载。试想一下，一个MQTT客户端从MQTT代理处收到一个消息，需要11秒来处理这个消息（并且在处理后会确认数据包）。现在假设，代理会在10秒的超时后重新发送消息。这种方法没有任何优势，它只是占用了带宽，并加重了MQTT客户端的负荷。

06 使用没有用户名的密码

MQTT 3.1.1要求MQTT客户端在CONNECT数据包中使用密码时要发送一个用户名。对于某些用例来说，如果没有用户名是非常不方便的。使用 OAuth就是一个很好的例子，它使用 JSON Web 令牌作为唯一的身份验证和授权信息。在 MQTT 3.1.1 中使用此类令牌时，经常使用静态用户名，因为唯一的相关信息在密码字段中。

虽然MQTT 5 中有更简便的方式来携带令牌（例如通过 AUTH 数据包），但仍然可以使用 CONNECT 数据包的密码字段。现在，用户只需使用密码字段，不再需要填写用户名。