MQTT协议笔记之发布流程
前言
这次要讲到客户端/服务器的发布消息行为，与PUBLISH相关的消息类型，会在这里看到。
PUBLISH
客户端发布消息经由服务器分发到所有对应的订阅者那里。一个订阅者可以订阅若干个主题(Topic name)，但一个PUBLISH消息只能拥有一个主题。
消息架构一览：
| Description | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed header/固定头部 | ||||||||||
| byte 1 | Message Type(3) | DUP flag | QoS level | RETAIN | ||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | |||
| byte 2 | Remaining Length | |||||||||
| Variable header/可变头部 | ||||||||||
| Topic name | ||||||||||
| byte 1 | Length MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| byte 2 | Length LSB (3) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
| byte 3 | 'a' (0x61) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| byte 4 | '/' (0x2F) | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| byte 5 | 'b' (0x62) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| Message Identifier | ||||||||||
| byte 6 | Message ID MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| byte 7 | Message ID LSB (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| Playload/消息体 | ||||||||||
| BLOB，二进制对象形式。二进制具体包含的内容和格式，可有应用程序自身定义。若消息体为空(0长度)也是可能的。 | ||||||||||
固定头部
DUP flag，设为0，表示当前为第一次发送。
RETAIN flag，只有在PUBLISH消息中才有效。
- 1：表示发送的消息需要一直持久保存，不但要发送给当前的订阅者，并且以后新来的订阅了此Topic name的订阅者会马上得到推送。 备注：新来乍到的订阅者，只会取出最新的一个RETAIN flag = 1的消息推送，不是所有。
- 0：仅仅为当前订阅者推送此消息。
可变头部
Topic name，UTF-8编码字符串形式，不支持通配符！
消息体
一般作为UTF-8编码写入接口，但不排除自定义的消息格式。
空的消息体（zero-length）的PUBLISH消息也可以是合法的。
当服务器接收到空消息体(zero-length payload)、retain = 1、具有topic name的一个PUBLISH特殊消息，表示同时满足retain = 1、相同topic name的这两个特征的被持久化PUBLISH消息，可被删除。
Response/响应
固定头部QoS level决定了消息中间件针对发布者具体需要响应的内容：
| QoS Level | Expected response |
| QoS 0 | None |
| QoS 1 | PUBACK |
| QoS 2 | PUBREC |
备注：仅仅针对发布PUBLISH消息的发布者。
Actions:
无论是订阅者还是服务器接收到PUBLISH消息之后，需要根据QoS level执行不同动作。
| QoS Level | Expected Action |
| QoS 0 | 发送到所有感兴趣者 |
| QoS 1 | 持久化记录下来，发送到所有感兴趣的参与者，返回一个PUBACK消息给发送者 |
| QoS 2 | 持久化记录下来，暂时不发送所有感兴趣的参与者，返回一个PUBREC消息给发送者 |
如果服务器收到PUBLISH消息，参与者指的是订阅者。如果订阅者收到PUBLISH消息，参与者就是服务器。 需要注意：
- 发布者发布的PUBLISH消息发送到服务器，在payload/消息体处可能夹带有私货，可能含有自定义的数据 格式
- 若兼容MQTT客户端，经由服务器分发到所有对应订阅者处只能是规规矩矩的PUBLISH消息，并且固定头部的RETAIN标志不能被设置成有效值1
授权
未经授权的发布者提交的PUBLISH消息，服务器会忽略掉，客户端不会被通知。
PUBACK
作为订阅者/服务器接收（QoS level = 1）PUBLISH消息之后对发送者的响应，整个消息不复杂。
| Description | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed header/固定头部 | |||||||||
| byte 1 | Message type (4) | DUP flag | QoS flags | RETAIN | |||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | x | x | x | x | ||
| byte 2 | Remaining Length (2) | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| Variable header/可变头部 | |||||||||
| Message Identifier | |||||||||
| byte 1 | Message ID MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| byte 2 | Message ID LSB (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
虽没有消息体，但可变头部附加一个16位的无符号short类型。
PUBREC
字面意思为Assured publish received，作为订阅者/服务器对QoS level = 2的发布PUBLISH消息的发送方的响应，确认已经收到，为QoS level = 2消息流的第二个消息。 和PUBACK相比，除了消息类型不同外，其它都是一样。
| Description | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed header/固定头部 | |||||||||
| byte 1 | Message type (5) | DUP flag | QoS flags | RETAIN | |||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | x | x | x | x | ||
| byte 2 | Remaining Length (2) | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| Variable header/可变头部 | |||||||||
| Message Identifier | |||||||||
| byte 1 | Message ID MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| byte 2 | Message ID LSB (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
无论是订阅者还是服务器，在消费PUBREC消息之后需要发送一个PUBREL消息给发送者（和PUBREC具有同样的消息ID），确认已收到。
PUBREL
Qos level = 2的协议流的第三个消息，有PUBLISH消息的发布者发送，参与方接收。完整示范如下：
| Description | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed header/固定头部 | |||||||||
| byte 1 | Message type (6) | DUP flag | QoS flags | RETAIN | |||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | x | ||
| byte 2 | Remaining Length (2) | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| Variable header/可变头部 | |||||||||
| Message Identifier | |||||||||
| byte 1 | Message ID MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| byte 2 | Message ID LSB (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
QoS level 1，PUBREL消息要求如此。
DUP flag 为0，表示消息第一次被发送。
毫无疑问，剩余长度为2个byte长度。
可变头部中，消息ID和发布者接收到的PUBREC所包含的消息ID是一致的。
动作：
- 服务器接收到发布者（a）的PUBREL消息，此时服务器让发布者（a）刚才发布PUBLISH消息可用，发送此PUBLISH消息给所有订阅此主题的订阅者，然后发送PUBCOMP消息给发布者（a）
- 可变头部包含消息ID和服务器接收的PUBREL消息ID是一致的。 一个订阅者接收到PUBREL消息，订阅者使PUBLISH消息可用，然后反馈一个PUBCOMP消息给服务器
PUBCOMP
作为QoS level = 2消息流第四个，也是最后一个消息，由收到PUBREL的一方向另一方做出的响应消息。
完整的消息一览，和PUBREL一致，除了消息类型。
| Description | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fixed header/固定头部 | |||||||||
| byte 1 | Message type (7) | DUP flag | QoS flags | RETAIN | |||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | x | x | x | x | ||
| byte 2 | Remaining Length (2) | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| Variable header/可变头部 | |||||||||
| Message Identifier | |||||||||
| byte 1 | Message ID MSB (0) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| byte 2 | Message ID LSB (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
当客户端接收一个PUBCOMP消息时，客户端摒弃原来的消息，因为它已经成功发送消息到服务器。
小结
消息的发布和确认等一些流程，主要是跟消息发布者所设定的QoS level有关；稍加整理，绘制了下面一张图，理解起来可能会更清晰些：
上图针对的是客户端发布消息到服务器端的方向。
为了确保消息已经成功传递过去，只有收到了确认，才会让人特别放心。
在QoS level = 2时，通信双方都需要知道各自的确认流程以及所处阶段等，交互很多，数据量大的情况下，可能会造成数据线路传递拥塞。服务器选择QoS = 0/1，大部分情况都是可以应对的。 比如重要消息，就要确保对方都要收到，然后彼此确认，OK，这个消息是真实、有效的。
无论Qos level为0、1，还是2，服务器（具备所有条件都满足之后）总要把收到的具体内容和topic组装成一个新的PUBLISH Message（也不一定要重新构造，但要求推送的PUBLISH消息，一定要具有明确的主题和内容，RETAIN标志不能设置为1）推送到所有感兴趣的订阅者。
嗯，消息的发布来源别忘记还有可能来自CONNECT消息中的Will Topic和Will Message，若是设置了Will flag标记的话。
原文 http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2014/02/10/409689.html