MQTT 协议学习：Keep Alive 和连接保活

Posted 2021-03-12 schips

(2020-02-05 10:30)

我们提到过 Broker 需要知道 Client 是否非正常地断开了和它的连接，以发送遗愿消息。实际上 Client 也需要能够很快地检测到它失去了和 Broker 的连接，以便重新连接。

MQTT 协议是基于 TCP 的一个应用层协议，理论上 TCP 协议在丢失连接时会通知上层应用，但是 TCP 有一个半打开连接的问题（half-open connection）。这里我不打算深入分析 TCP 协议，需要记住的是，在这种状态下，一端的 TCP 连接已经失效，但是另外一端并不知情，它认为连接依然是打开的，它需要很长的时间才能感知到对端连接已经断开了，这种情况在使用移动或者卫星网络的时候尤为常见。

仅仅依赖 TCP 层的连接状态监测是不够的，于是 MQTT 协议设计了一套 Keep Alive 机制。回忆一下，在建立连接的时候，我们可以传递一个 Keep Alive 参数，它的单位为秒，MQTT 协议中约定：在 1.5*Keep Alive 的时间间隔内，如果 Broker 没有收到来自 Client 的任何数据包，那么 Broker 认为它和 Client 之间的连接已经断开；同样地, 如果 Client 没有收到来自 Broker 的任何数据包，那么 Client 认为它和 Broker 之间的连接已经断开。

MQTT 还有一对 PINGREQ/PINGRESP 数据包，当 Broker 和 Client 之间没有任何数据包传输的时候，可以通过 PINGREQ/PINGRESP 来满足 Keep Alive 的约定和侦测连接状态。

9.1.1 PINGREQ

PINGREQ 数据包没有可变头（Variable header）和消息体（Payload），当 Client 在一个 Keep Alive 时间间隔内没有向 Broker 发送任何数据包，比如 PUBLISH 和 SUBSCRIBE 的时候，它应该向 Broker 发送 PINGREQ 数据包。

9.1.2 PINGRESP

PINGRESP 数据包没有可变头（Variable header）和消息体（Payload），当 Broker 收到来自 Client 的 PINGREQ 数据包，它应该回复 Client 一个 PINGRESP 数据包。

对于 Keep Alive 机制，我们还需要记住以下几点：

• 如果在一个 Keep Alive 时间间隔内，Client 和 Broker 有过数据包传输，比如 PUBLISH，Client 就没有必要再使用 PINGREQ 了，在网络资源比较紧张的情况下这点很重要；
• Keep Alive 值是由 Client 指定的，不同的 Client 可以指定不同的值；
• Keep Alive 的最大值为 18 小时 12 分 15 秒；
• Keep Alive 值如果设为 0 的话，代表不使用 Keep Alive 机制。