## MQTT 持久會話

不穩定的網路及有限的硬體資源是物聯網應用需要面對的兩大難題，MQTT 客戶端與伺服器的連線可能隨時會因為網路波動及資源限制而異常斷開。為了解決網路連線斷開對通訊造成的影響，MQTT 協議提供了持久會話功能。

MQTT 客戶端在發起到伺服器的連線時，可以設定是否建立一個持久會話。持久會話會儲存一些重要的資料，以使會話能在多個網路連線中繼續。持久會話主要有以下三個作用：

- 避免因網路中斷導致需要反覆訂閱帶來的額外開銷。
- 避免錯過離線期間的訊息。
- 確保 QoS 1 和 QoS 2 的訊息質量保證不被網路中斷影響。

## 持久會話需要儲存哪些資料？

透過上文我們知道持久會話需要儲存一些重要的資料，以使會話能被恢復。這些資料有的儲存在客戶端，有的則儲存在服務端。

客戶端中儲存的會話資料：

- 已傳送給服務端，但是還沒有完成確認的 QoS 1 與 QoS 2 訊息。
- 從服務端收到的，但是還沒有完成確認的 QoS 2 訊息。

服務端中儲存的會話資料：

- 會話是否存在，即使會話狀態其餘部分為空。
- 已傳送給客戶端，但是還沒有完成確認的 QoS 1 與 QoS 2 訊息。
- 等待傳輸給客戶端的 QoS 0 訊息（可選），QoS 1 與 QoS 2 訊息。
- 從客戶端收到的，但是還沒有完成確認的 QoS 2 訊息，遺囑訊息和遺囑延時間隔。

## MQTT Clean Session 的使用

Clean Session 是用來控制會話狀態生命週期的標誌位，為 `true` 時表示建立一個新的會話，在客戶端斷開連線時，會話將自動銷燬。為 `false` 時表示建立一個持久會話，在客戶端斷開連線後會話仍然保持，直到會話超時登出。

> **注意：** 持久會話能被恢復的前提是客戶端使用固定的 Client ID 再次連線，如果 Client ID 是動態的，那麼連線成功後將會建立一個新的持久會話。

如下為[開源 MQTT 伺服器 EMQX](https://www.emqx.io/zh) 的 Dashboard，可以看到圖中的連線雖然是斷開狀態，但是因為它是持久會話，所以仍然能被檢視到，並且可以在 Dashboard 中手動清除該會話。
[![1](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/ecf4281ba74988a2.png?x-oss-process=style/bb "1")]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session "1")

同時，EMQX 也支援在 Dashboard 中設定 Session 相關引數。
[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/a444e5c1e290f81f.png?x-oss-process=style/bb)]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session)

MQTT 3.1.1 沒有規定持久會話應該在什麼時候過期，如果僅從協議層面理解的話，這個持久會話應該永久存在。但在實際場景中這並不現實，因為它會非常佔用服務端的資源，所以服務端通常不會完全遵循協議來實現，而是向使用者提供一個全域性配置來限制會話的過期時間。

比如 EMQ 提供的 [免費公共 MQTT 伺服器](https://www.emqx.com/zh/mqtt/public-mqtt5-broker) 設定的會話過期時間為 5 分鐘，最大訊息數為 1000 條，且不儲存 QoS 0 訊息。

接下來我們使用開源的跨平臺 [MQTT 5.0 桌面客戶端工具 - MQTT X](https://mqttx.app/zh) 演示 Clean Session 的使用。

開啟 MQTT X 後如下所示，點選 `New Connection` 按鈕建立一個 [MQTT 連線](https://www.emqx.com/zh/blog/how-to-set-parameters-when-establishing-an-mqtt-connection)。
[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/b74a659fe3c599d5.png?x-oss-process=style/bb)]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session)

建立一個名為 `MQTT_V3` 的連線，Clean Session 為關閉狀態（即為 false），MQTT 版本選擇 3.1.1，然後點選右上角的 `Connect` 按鈕。

> 連線的伺服器預設為 EMQ 提供的免費公共 MQTT 伺服器 EMQX。

[![4](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/e4d8082277f31820.png?x-oss-process=style/bb "4")]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session "4")

連線成功後訂閱 `clean_session_false` 主題，且 QoS 設定為 1。
[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/983b9a4732b680b8.png?x-oss-process=style/bb)]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session)

訂閱成功後，點選右上角的斷開連線按鈕。然後，建立一個名為 `MQTT_V3_Publish` 的連線，MQTT 版本同樣設定為 3.1.1，連線成功後向 `clean_session_false` 主題釋出兩條 QoS 1 訊息。
[![](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/c0962a3e703eaddf.png?x-oss-process=style/bb)]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session)

然後選中 MQTT_V3 連線，點選連線按鈕連線至伺服器，將會成功接收到兩條離線期間的訊息。
[![7](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/11/07/b26256fec4c2eb8b.png?x-oss-process=style/bb "7")]( https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session "7")

## MQTT 5.0 中的會話改進

MQTT 5.0 中將 Clean Session 拆分成了 Clean Start 與 Session Expiry Interval。Clean Start 用於指定連線時是建立一個全新的會話還是嘗試複用一個已存在的會話，Session Expiry Interval 用於指定網路連線斷開後會話的過期時間。

Clean Start 為 `true` 時表示必須丟棄任何已存在的會話，並建立一個全新的會話；為 `false` 時表示必須使用與 Client ID 關聯的會話來恢復與客戶端的通訊（除非會話不存在）。

Session Expiry Interval 解決了 MQTT 3.1.1 中持久會話永久存在造成的伺服器資源浪費問題。設定為 0 或未設定，表示斷開連線時會話即到期；設定為大於 0 的數值，則表示會話在網路連線關閉後會保持多少秒；設定為 `0xFFFFFFFF` 表示會話永遠不會過期。

更多細節可檢視部落格：[Clean Start 與 Session Expiry Interval](https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt5-new-feature-clean-start-and-session-expiry-interval)。

## 關於 MQTT 會話的 Q&A

### 當會話結束後，保留訊息還存在麼？

[MQTT 保留訊息](https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt5-features-retain-message)不是會話狀態的一部分，它們不會在會話結束時被刪除。

### 客戶端如何知道當前會話是被恢復的會話？

MQTT 協議從 v3.1.1 開始，就為 CONNACK 報文設計了 Session Present 欄位。當伺服器返回的該欄位值為 1 時，表示當前連線將會複用伺服器儲存的會話。客戶端可透過該欄位值決定在連線成功後是否需要重新訂閱。

### 使用持久會話時有哪些建議？

- 不能使用動態 Client ID，需要保證客戶端每次連線的 Client ID 都是固定的。
- 根據伺服器效能、網路狀況、客戶端型別等合理評估會話過期時間。設定過長會佔用更多的服務端資源，設定過短會導致未重連成功會話就失效。
- 當客戶端確定不再需要會話時，可使用 Clean Session 為 true 進行重連，重連成功後再斷開連線。如果是 MQTT 5.0 則可在斷開連線時直接設定 Session Expiry Interval 為 0，表示連線斷開後會話即失效。

## 結語

至此，我們完成了對 MQTT 持久會話的介紹，並透過桌面客戶端演示了 Clean Session 的使用。讀者可參考本文藉助 MQTT 持久會話實現離線訊息的接收及降低訂閱開銷。

接下來，讀者可訪問 EMQ 提供的 [MQTT 入門與進階](https://www.emqx.com/zh/mqtt)系列文章學習 MQTT 主題及萬用字元、保留訊息、遺囑訊息等相關概念，探索 MQTT 的更多高階應用，開啟 MQTT 應用及服務開發。

>版權宣告： 本文為 EMQ 原創，轉載請註明出處。
>
>原文連結：[https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session](https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-session)

MQTT 持久會話與 Clean Session 詳解

相關文章