QoS 与消息投递

MQTT 提供三种 Quality of Service：在开销与可靠性之间折中
规范表述（5.0）：At most once / At least once / Exactly once

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1. 三种 QoS

QoS	名称	保证	可能结果	典型场景
0	At most once	尽力投递	可能丢失	高频传感器、可丢一帧
1	At least once	必达	可能重复	命令、告警、多数业务
2	Exactly once	仅一次	握手最重	计费、关键状态机（慎用）

OASIS 说明摘要：QoS0 可丢；QoS1 保证到达但可重复；QoS2 保证恰好一次。

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2. 握手过程

QoS 0

Sender ──PUBLISH──▶ Receiver

无确认。最快、最省。

QoS 1

Sender ──PUBLISH (Packet ID)──▶ Receiver
Sender ◀─PUBACK─────────────── Receiver

超时重传 PUBLISH → 接收方可能收到重复 → 应用需幂等。

QoS 2

Sender ──PUBLISH──▶ Receiver
Sender ◀─PUBREC──── Receiver
Sender ──PUBREL───▶ Receiver
Sender ◀─PUBCOMP─── Receiver

四步握手，存储与往返最多，延迟与复杂度最高。

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3. “端到端”到底保证到哪？

重要澄清：

• QoS 是 MQTT 协议端（Client↔Broker 或转发路径上的协议跳） 的保证
• 发布端到订阅端通常是 两段：Publisher→Broker、Broker→Subscriber
• 最终有效 QoS 受两段中的约束影响（实现会取合适等级）

因此：

• 选 QoS2 不等于业务绝对“全局恰好一次”
• 分布式系统仍常需业务幂等键 / 去重

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4. 如何选择（实用）

场景	建议
关节状态 50Hz 遥测	QoS0 或 QoS1 + 可接受重复
模式切换 / 急停命令	QoS1 + 幂等命令 ID
计费/库存扣减	QoS1/2 + 强幂等（别只靠 QoS2）
弱网手机	QoS1 + 会话恢复，观察重传风暴

经验：大多数业务用 QoS1 + 幂等 比全面 QoS2 更稳。

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5. 重复与乱序

• QoS1 重传 ⇒ 重复交付
• 多订阅、桥接、集群 ⇒ 可能看到乱序（相对单一流）
• Payload 应带：seq / timestamp / message_id

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6. 流控相关（MQTT 5）

MQTT 5 引入更明确的流控属性，例如：

• Receive Maximum
• Maximum Packet Size
• Topic Alias Maximum

避免发送方打爆接收方；详见 04-MQTT5新特性.md。

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7. 与 ROS 2 DDS QoS 对照（帮助选型）

MQTT	近似 DDS 直觉
QoS0	BEST_EFFORT
QoS1	RELIABLE + 可能重复
Retain	有点像 TRANSIENT_LOCAL 的“晚加入拿到最后状态”
Session	不同于 DDS History；是协议会话状态

二者不是一一映射；桥接时要显式设计丢失/重复策略。

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