CN104052653A - 一种基于mqtt实现状态呈现的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MQTT实现状态呈现的方法，其包括：步骤1、接收第一客户端向第二客户端发送的状态消息；步骤2、对需要缓存的状态消息进行刷新，所述刷新为按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息；步骤3、将所述最新的状态消息储存至缓存区；步骤4、将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端。本发明还公开了一种基于MQTT实现状态呈现的系统，其包括状态消息接收单元、状态消息刷新单元、状态消息缓冲单元和状态消息推送单元。本发明基于MQTT实现状态呈现，继承了MQTT轻量级的优点的同时通过只缓存最后一个状态消息的机制保证了状态消息的有效性。

Description

一种基于MQTT实现状态呈现的方法

技术领域

本发明涉及一种基于MQTT实现状态呈现的方法，特别是涉及一种基于MQTT实现状态呈现的方法。

背景技术

状态呈现(Presence)业务是指一个用户或者客户端向其他用户发布自己当前的通讯状态。例如，它可以发布当前它正空闲或者正忙。其他用户和该用户通讯时，这个发布的状态能及时提示他们当前的通讯可能性以及意愿等。目前最常用的方式是：在即时通讯客户端上，为用户的每种状态显示一个清晰明了的圆标以及响应的文字。状态呈现的应用主要包括个人应用和行业(群组)应用：

其中，个人应用大致包括：

1、地址本的个性化：有了个性化的地址本信息，由机主来控制在对方地址本里的信息。

2、状态可变更：可设定或通知别人目前自己的状态(开机、关机、出国、忙碌、开会、睡觉)

3、心情表现(多彩签名)：目前的心情如何，让个性化签名凸现自我。

个性头像：照片、卡通、awatar应用等

4、事件通知：通知好友重要事件

5、发布信息：发布住房、旅游召集等信息

行业(群组)应用大致包括：新闻、天气预报，股票信息，电视、电影预告，优惠通知，群组活动通告，话费等的查询。

现有技术中实现状态呈现的方法主要有以下二种：

一、XCAP协议

XML配置访问协议XCAP(The XML Configuration Access Protocol)是一种应用层协议，它允许一个客户端来读、写、修改和删除应用程序配置数据存储在服务器上的XML格式。

SIMPLE规范是在2001年2月由IETF SIMPLE工作组正式提出的，全称为SIP Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions(针对即时消息和呈现业务的利用扩展的会话初始化协议)，是SIP协议针对IM/presence的扩展。IMPLE是目前为止制定的较为完善的一个规范，微软和IBM都致力于在它们的即时通讯系统中实现这个协议。

SIMPLE符合RFC2778提出的presence模型，其结构图如图1所示：

注：上面的实体都是功能实体，与实际实现中的物理实体往往有差别。

各功能实体如下：

1、Presence Service：接收、存储和分发presence information。Presence Service既可以是一个物理实体上的server，也可以只是presentity和watcher之间的直接通信。在具体实现中前者比较常见，后者是P2P的模式。

2、Presentity：用于提供presence information给Presence Service。

3、Watcher：向Presence Service请求获取Presentity的presence information或者自身的watcher information。

4、Principal：指单个的人、程序或者设备，也可以是人、程序、设备的集合体。对于Presence Service来说，各个Principal是不同的。

5、Presence User Agent：为Principal提供手段来操作0个或者多个Presentity，Principal操作Presence User Agent改变Presentity的状态。是Principal和Presentity交互的interface。

6、Watcher User Agent：类似Presence User Agent，Principal通过其来操作0个或多个Watcher，Watcher收到Presentity的新状态之后也通过Watcher UserAgent呈现给Principal。

7、Presence Protocol：定义了Presentity和Presence Service，Watcher和Presence Service之间交换消息的一组标准。

在具体的实现中最常见的是把Presence Service实现为一个Presence Server，Presence User Agent和Presentity组合在一起，Watcher和Watcher User Agent组合在一起，由一个终端来同时支持这两种组合体，这样，一个终端就既能订阅别人的也能发布自己的presence information。

通过XCAP协议实现状态呈现的缺点在于：

1.基于SIP协议来实现，协议流程比较复杂，SIP上的NAT穿越及防火墙的问题，同样也存在于SIMPLE上。

2.基于XML文本来标识状态，状态的标识代价比较高。

3.协议交互流程比较复杂。

4.安装部署XCAP的系统需要的代价比较高，对硬件有比较高的要求；

5.对于终端来说消耗的流量和电量比较大。

二、XMPP协议

XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol可扩展通讯和表示协议)也是基于XML协议的通讯协议，前身是Jabber，目前已由IETF国际标准化组织完成了标准化工作，利用XMPP的推送机制也可以实现状态呈现的功能。

通过XMPP协议实现状态呈现的缺点在于：

1、XMPP协议较复杂；

2、XMPP协议的冗余信息比多，是基于文本的XML来实现的。

3、对于终端来说消耗的流量和电量比较大；

4、部署硬件成本高。

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。图2是MQTT的基本交互流程，Broker是MQTT的服务器，每个客户端都可以向对应的Topic发布消息，只要有客户端订阅了对应的Topic就可以收到其他客户端发布的消息。

每个MQTT命令消息的消息头都包含一个固定的报头。有些消息需要一个可变的报头和一个payload(如表1所示)。

表1、MQTT消息格式

固定报文头的格式如表2所示：

表2、固定报文头格式

Byte1：包含Message Type(消息类型)和Flags(DUP，QoS级别，RETAIN)字段。

Byte2：(至少一个字节)包含Remaining Length(剩余长度)字段。

所有数据值都是按照bigi-endian顺序：高端字节跟在低端字节之前。一个16位的字按照如下顺序：最高有效位(MSB)在前，最低有效位(LSB)在后。

QoS的Flag对应级别如下表4所示：

表3、Qos的Flag对应级别

具体流程如图3所示，用户B会收到用户A的两个状态消息，实际上用户B只需要最后一个消息3携带的状态消息。

MQTT是轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议，其优点是，协议简洁、小巧、可扩展性强、省流量、省电，用MQTT来实现状态呈现功能是很好的选择。

但是基于目前的MQTT协议规范还无法实现状态呈现的功能，需要进行扩展。

MQTT的PUBLISH消息QOS为0的时候，不能保证客户端能收到对应的消息，在网络条件不好的时候会导致客户端不能收到消息，对应状态呈现来说就是不能感知其他用户当前的状态；另外由于QOS为0的消息在服务器没有缓存，有客户端新登录进来后也无法及时从服务器获取到其他用户的当前状态，要等到其他用户发布新的状态的时候才能收到对应的状态消息。

但是当设置QOS为1或者2的时候，也会存着问题，在QOS为1或者2的时候，会保证客户端会收到每一个消息，如果客户端长时间不在线，上线之后会收到大量历史的状态消息，这些历史的状态的消息是没有意义的，客户端只关心其他用户最新的状态。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一旨在提供一种基于MQTT实现状态呈现的方法，其通过MQTT协议实现只缓存最后一个状态消息的机制，以保证状态消息的有效性。

本发明采取的技术方案是：

一种基于MQTT实现状态呈现的方法，其包括以下步骤：

步骤1、接收第一客户端向第二客户端发送的状态消息；

步骤2、对需要缓存的状态消息进行刷新，所述刷新为按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息；

步骤3、将所述最新的状态消息储存至缓存区；

步骤4、将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端。

所述需要缓存的状态消息为在第二客户端未上线时，第一客户端向第二客户端发送的状态消息。

如果没有所述较早的状态消息，则状态消息刷新单元不进行刷新操作。

将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端后，第二客户端返回推送确认信息，如未返回所述推送确认信息，则再次向第二客户端推送所述最新的状态消息。

所述步骤1之前还包括以下步骤：接收第二客户端订阅的主题信息并向该第二客户端发送订阅确认信息，所述第一客户端向第二客户端发送的状态消息对应于所述主题信息。

本发明的另一目的旨在提供一种基于MQTT实现状态呈现的系统，其通过MQTT协议实现只缓存最后一个状态消息的机制，以保证状态消息的有效性

一种基于MQTT实现状态呈现的系统，其包括：

状态消息接收单元，用于接收第一客户端向第二客户端发送的状态消息；

状态消息刷新单元，用于对需要缓存的状态消息进行刷新，所述刷新为按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息；

状态消息缓冲单元，用于将所述最新的状态消息储存至缓存区；

状态消息推送单元，用于将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端。

所述需要缓存的状态消息为在第二客户端未上线时，第一客户端向第二客户端发送的状态消息。

如果没有所述较早的状态消息，则状态消息刷新单元不进行刷新操作。

所述状态消息推送单元将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端后，第二客户端向状态消息推送单元返回推送确认信息，如未返回所述推送确认信息，则状态消息推送单元再次向第二客户端推送所述最新的状态消息。

所述基于MQTT实现状态呈现的系统进一步包括：状态消息订阅单元，用于接收第二客户端订阅的主题信息并向该第二客户端发送订阅确认信息，所述第一客户端向第二客户端发送的状态消息对应于所述主题信息。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、基于MQTT的带来和推动方案来实现，继承了MQTT轻量级的优点，具体包括：协议简洁、小巧、可扩展性强、省流量、省电。

2、通过ACK机制保证了状态消息的可达性。

3、通过状态缓存机制保证了客户端登录后获得其他用户状态的及时性。

4、通过只缓存最后一个状态消息的机制保证了状态消息的有效性。

附图说明

图1为现有技术中基于SIMPLE协议的presence模型图；

图2为现有技术中MQTT的基本交互流程图；

图3是现有技术中MQTT的历史状态消息推送流程图；

图4为本发明基于MQTT实现状态呈现的方法实施例一的流程图；

图5为本发明基于MQTT实现状态呈现的方法实施例二的流程图；

图6为本发明基于MQTT实现状态呈现的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

本发明通过对MQTT的QOS机制进行扩展来实现状态呈现的个功能，MQTT的QOS标识位有两个bit，0，1，2都已经进行了定义，3是被保留的，本发明扩展一种QOS类型3用来实现状态呈现的功能。

扩展后的QOS为3的定义如下：

QoS value

Bit2

Bit1

Description

0	0	0	At most once	Fire and Forget	<＝1
						1	0	1	At lest once	Acknowledged delivery	>＝1
2	1	0	Exactly once	Assured delivery	＝1
						3	1	1	Presence Message	Assured last message

实施例一

请参照图4所示，Broker为实现客户端B接收客户端A发出的状态消息所采用的MQTT服务器，在客户端B一直在线的情况下，其包括以下步骤：

步骤1、客户端B向Broker发出订阅(SUBSCRIBE)主题信息；

步骤2、Broker向客户端B返回主题订阅确认(SUBACK)信息；

步骤3、客户端A发布即时消息1(PUBLISH MSG1，为状态消息)至Broker；

步骤4、Broker向客户端A返回收到发布即时消息1确认信息(PUBACK)Broker并储存该即时消息1至其缓存区；

步骤5、当即时消息1为客户端B(当然也可以是其它客户端)所订阅的主题信息中的内容时，则Broker推送该即时消息1至客户端B，客户端B返回即时消息1推送确认(PUBACK)信息至Broker；

步骤6、当Broker未收到客户端B返回的即时消息1推送确认信息时，则执行步骤7的操作，反之，结束即时消息1的推送；

步骤7、Broker再次向客户端B推送即时消息1，直至客户端B返回推送确认信息为止。

在客户端B在线的情况下，QOS为3的状态呈现过程与QOS为1或2的信息推送相近似，区别在于如果网络情况不好有丢包的情况(步骤6的报文被丢弃)，服务器没有收到ACK报文，会继续发送缓存的状态消息，保证客户端B可以收到最新的状态呈现消息。

实施例二

本发明主要应用于客户端B的并未一直处于在线情况时的应用，其流程图参照图5所示，包括以下步骤：

首先，其3步为实施例一中QOS为3时的正常交互流程，这里不再赘述。

当客户端B离线后(步骤4)，客户端A向Broker发送的状态消息2(步骤5)后，Broker则不会向客户端B推送该状态消息2(步骤6)，而是选择储存于其上的缓存区内(步骤7)，由于此时缓存区内之前没有储存相应的状态消息(这里所谓的状态消息，很明显是指与客户端B所订阅的主题信息相对应)，所以不会对之前的信息进行清除，而当客户端A向Broker发送的状态消息3(步骤8)后，同样该状态消息3因客户端B的下线而不能推送给客户端B，此时，需要对状态消息3进行缓存(步骤9)，而在对状态消息3缓存的过程中，之前缓存的状态消息2则被清除(步骤8)，或者说是在状态消息3缓存时，其将状态消息2覆盖。当客户端B上线后(步骤11)，Broker将其缓存的最新的状态消息即状态消息3推送给客户端B(步骤12)，而在客户端B离线过程中的其它状态消息则全部被清除，最后，客户端B向Broker返回状态消息3的推送确认信息，即ACK信息(步骤13)。需要说明的是客户端A和客户端B泛指一些进行状态呈现的客户端，可以是一个，也可以是多个，并且，客户端A和客户端B之间的发送和接收是可逆的。

本发明还提供了一种基于MQTT实现状态呈现的系统，该系统通过MQTT服务器实现客户端之间的状态呈现，特别是涉及到客户端处于离线情况下的状态呈现，该MQTT服务器包括：用于接收客户端B订阅的主题信息并向该客户端B发送订阅确认信息的状态消息订阅单元；用于接收客户端A向客户端B发送的状态消息的状态消息接收单元10，这里的状态消息要与客户端B订阅的主题信息相对应；用于对需要缓存的状态消息进行刷新的状态消息刷新单元20，这里的刷新是指按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息，当没有较早的状态消息存在时，则不进行刷新操作，其中，缓存的状态消息是指客户端B处于离线状态时，客户端A向客户端B发送的状态消息；用于将所述最新的状态消息储存至缓存区的状态消息缓冲单元30；用于将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至客户端B的状态消息推送单元40。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或应用，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种基于MQTT实现状态呈现的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、接收第一客户端向第二客户端发送的状态消息；

步骤2、对需要缓存的状态消息进行刷新，所述刷新为按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息；

步骤3、将所述最新的状态消息储存至缓存区；

步骤4、将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端。

2.根据权利要求1所述的基于MQTT实现状态呈现的方法，其特征在于，所述需要缓存的状态消息为在第二客户端未上线时，第一客户端向第二客户端发送的状态消息。

3.根据权利要求1所述的基于MQTT实现状态呈现的方法，其特征在于，如果没有所述较早的状态消息，则状态消息刷新单元不进行刷新操作。

4.根据权利要求1所述的基于MQTT实现状态呈现的方法，其特征在于，将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端后，第二客户端返回推送确认信息，如未返回所述推送确认信息，则再次向第二客户端推送所述最新的状态消息。

5.根据权利要求1所述的基于MQTT实现状态呈现的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括以下步骤：

接收第二客户端订阅的主题信息并向该第二客户端发送订阅确认信息，所述第一客户端向第二客户端发送的状态消息对应于所述主题信息。

6.一种基于MQTT实现状态呈现的系统，其特征在于，其包括：

状态消息接收单元，用于接收第一客户端向第二客户端发送的状态消息；

状态消息刷新单元，用于对需要缓存的状态消息进行刷新，所述刷新为按照时间顺序保留最新的状态消息而删除较早的状态消息；

状态消息缓冲单元，用于将所述最新的状态消息储存至缓存区；

状态消息推送单元，用于将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端。

7.根据权利要求6所述的基于MQTT实现状态呈现的系统，其特征在于，所述需要缓存的状态消息为在第二客户端未上线时，第一客户端向第二客户端发送的状态消息。

8.根据权利要求6所述的基于MQTT实现状态呈现的系统，其特征在于，如果没有所述较早的状态消息，则状态消息刷新单元不进行刷新操作

9.根据权利要求6所述的基于MQTT实现状态呈现的系统，其特征在于，所述状态消息推送单元将所述缓存区储存的最新的状态消息推送至第二客户端后，第二客户端向状态消息推送单元返回推送确认信息，如未返回所述推送确认信息，则状态消息推送单元再次向第二客户端推送所述最新的状态消息。

10.根据权利要求6所述的基于MQTT实现状态呈现的系统，其特征在于，所述基于MQTT实现状态呈现的系统进一步包括：

状态消息订阅单元，用于接收第二客户端订阅的主题信息并向该第二客户端发送订阅确认信息，所述第一客户端向第二客户端发送的状态消息对应于所述主题信息。