IoT物联网设备丢消息问题排查指南

IoT物联网设备受限于硬件性能，不同地域网络覆盖差异大，信号不稳定，数据丢包现象屡见不鲜，且多数设备无人机交互界面，一旦出现设备离线，消息丢失，往往给用户造成不可估量的损失。如何快速定位消息丢失的原因，成为IoT开发者必须面对的挑战。

本⽂针对IoT设备业务链路丢包，提供⼀些常见的故障定位⽅法，希望能够帮助⼤家对数据丢包有更多的认识，遇到数据丢包莫要慌，且翻看此消息排查指南，强烈推荐收藏！

IoT消息链路梳理

在解决丢消息之前，我们要先搞清楚整个消息链路。

物联网场景，业务数据由设备端应用程序打包后，再封装MQTT报文，交给通信模组转成网络传输Packet，经由运营商网络传输到云上的IoT物联网平台，再由平台内部处理，通过规则引擎流转写入数据库，或推送到业务服务器。

受限于模组硬件内存，运营商⽹络质量等原因的影响，设备端数据包翻山越岭，历尽艰难险阻，才能顺利到达业务系统。

设备端消息处理过程

设备端数据打包过程如下：

1. 设备端应⽤程序组装业务数据包，

2. 在MQTT协议层增加MQTT报文头，形成MQTT数据包，

3. 在TCP层增加TCP报⽂头，形成可传输的数据包。

4. 在IP层增加IP报⽂头，形成网络层的IP包。

5. 在经过通信模组驱动程序为IP包添加14字节的MAC地址头，构成数据帧Frame，包含有发送端和接收端的MAC地址。

6. 模组驱动程序为Frame添加头部同步信息和CRC校验，将其封装为可以发送的Packet，然后通过蜂窝网络发送到运营商基站。

消息丢包原因分析

结合上面分析，传输过程中消息丢失可能有以下原因：

• 设备上的应用程序有bug，未组装业务包

• 设备上的应用集成的MQTT SDK有bug，未组装MQTT协议包

• 设备上的通信模组/网卡有异常，未发送网络包

• 运营商网络异常，数据包丢失

• 云上IoT物联网平台异常，接收未处理运营商发送的数据包

• 云上IoT物联网平台异常，未流转数据包

• 云上业务系统异常，接收未处理IoT物联网平台发送的数据包

排查思路

结合端到端链路分析，本文梳理了4大阶段的排查方案参考

排查实战

Wireshark抓包分析网络问题

借助网络抓包工具Wireshark，我们可以快速定位设备→网络→IoT物联网平台之间的消息传输问题。

下图展示了设备向IoT物联网平台PUBLISH一条QoS=1的消息的抓包日志。在报文信息里，我们可以看到消息对应的Topic和Payload。

由于是QoS=1消息，IoT物联网平台会回复一条PUBACK给device。

传送门：Wireshark抓包实战

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IoT物联网平台-消息轨迹追踪

物联网平台的日志服务提供查看设备通信消息轨迹功能。您可根据TraceID或MessageId，追踪任意一条消息在物联网平台流转的全路径，还可根据出现的故障节点快速分析、定位问题。

上行链路：设备→IoT平台→业务系统

下行链路：业务系统→IoT平台→设备

传送门：IoT设备消息轨迹全景追踪

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