参考文档：https://www.emqx.com/zh/blog/introduction-to-mqtt-qos
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议中的** QoS（服务质量） 定义了消息传输的可靠性保证等级，分为三个级别：QoS 0、QoS 1 和 **QoS 2。不同 QoS 等级在消息可靠性、传输开销、延迟及适用场景上存在显著差异。以下是它们的核心区别和适用性分析：
一、QoS 等级的核心差异
1.QoS 0：最多一次交付
- 特点：
- 消息仅发送一次，无确认（ACK）和重传机制，完全依赖底层 TCP 协议。
- 传输效率最高，但可能丢失消息（尤其在网络中断或连接重置时）。
- 适用场景：
- 高频但非关键数据（如周期性传感器数据、天气预报）。
- 网络带宽受限或对延迟敏感的场景。
2.QoS 1：至少一次交付
- 特点：
- 发送方存储消息并等待接收方的** **PUBACK 确认，未收到确认则重传，确保消息至少到达一次。
- 可能重复：因网络延迟导致发送方多次重传，接收方可能收到重复消息。
- 适用场景：
- 需要可靠性但允许重复的场景（如远程控制指令、实时状态更新）。
- 带宽较充足但无法承受 QoS 2 高开销的场景。
3.QoS 2：只有一次交付
- 特点：
- 通过** **四次握手（PUBLISH → PUBREC → PUBREL → PUBCOMP）确保消息仅传递一次。
- 协议层去重：通过同步释放 Packet ID 避免重复。
- 传输复杂度和延迟最高，资源消耗最大。
- 适用场景：
- 关键业务场景（如金融交易、远程医疗），要求消息严格不丢失且不重复。
二、性能与机制对比
| 指标 | QoS 0 | QoS 1 | QoS 2 |
|---|---|---|---|
| 可靠性 | 最低（可能丢失） | 中等（可能重复） | 最高（不丢失、不重复） |
| 传输开销 | 无额外开销 | 中等（确认和重传） | 高（四次握手） |
| 延迟 | 最低 | 中等 | 最高 |
| 典型报文 | 无确认报文 | PUBLISH + PUBACK | PUBLISH → PUBREC → PUBREL → PUBCOMP |
三、QoS 的降级规则
MQTT 消息的最终 QoS 由** 发布者设置的 QoS 和 订阅者请求的 QoS **共同决定，取两者中较低值。例如：
- 发布者使用 QoS 2，订阅者订阅 QoS 1 → 消息以 QoS 1 转发。
- 发布者使用 QoS 1，订阅者订阅 QoS 0 → 消息以 QoS 0 转发。
四、选择 QoS 的注意事项
- 网络环境：
- 不稳定网络优先选 QoS 1 或 2，稳定网络可考虑 QoS 0。
- 业务需求：
- 高频非关键数据 → QoS 0；关键指令 → QoS 1；严格防重 → QoS 2。
- 资源限制：
- 低功耗设备或带宽受限时，避免 QoS 2 的高开销。
五、实际应用案例
- 智能家居：温湿度传感器数据（QoS 0） vs. 门锁控制指令（QoS 1）。
- 工业物联网：设备故障报警（QoS 2） vs. 周期性状态上报（QoS 0）。
- 金融系统：交易请求（QoS 2）确保数据严格一致。
总结
MQTT 的 QoS 等级通过不同的确认机制和重传策略，平衡了可靠性、延迟和资源消耗。QoS 0 适合轻量级数据传输，QoS 1 适用于需要可靠但允许重复的场景，QoS 2 则是关键业务的首选。实际选择需结合网络条件、设备性能及业务优先级综合考量。