RaspberrPi project source code
guowenxue
2024-03-11 01a9d8e78d7cb51d15761ebe11f19b547f55e22a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
1012
1013
1014
1015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066
1067
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084
1085
1086
1087
1088
1089
1090
1091
1092
1093
1094
1095
1096
1097
1098
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124
1125
1126
1127
1128
1129
1130
1131
1132
1133
1134
1135
1136
1137
1138
1139
1140
1141
1142
1143
1144
1145
1146
1147
1148
1149
1150
1151
1152
1153
1154
1155
1156
1157
1158
1159
1160
1161
1162
1163
1164
1165
1166
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175
1176
1177
1178
1179
1180
1181
1182
1183
1184
1185
1186
1187
1188
1189
1190
1191
1192
1193
1194
1195
1196
1197
1198
1199
1200
1201
1202
1203
1204
1205
1206
1207
1208
1209
1210
1211
1212
1213
1214
/*
 * coreMQTT v2.1.1
 * Copyright (C) 2022 Amazon.com, Inc. or its affiliates.  All Rights Reserved.
 *
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
 * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
 * the Software without restriction, including without limitation the rights to
 * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of
 * the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so,
 * subject to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
 * copies or substantial portions of the Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
 * FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
 * COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
 * IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 */
 
/**
 * @file core_mqtt_state.c
 * @brief Implements the functions in core_mqtt_state.h.
 */
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include "core_mqtt_state.h"
 
/* Include config defaults header to get default values of configs. */
#include "core_mqtt_config_defaults.h"
 
#include "core_mqtt_default_logging.h"
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
/**
 * @brief A global static variable used to generate the macro
 * #MQTT_INVALID_STATE_COUNT of size_t length.
 */
static const size_t ZERO_SIZE_T = 0U;
 
/**
 * @brief This macro depicts the invalid value for the state publishes.
 */
#define MQTT_INVALID_STATE_COUNT    ( ~ZERO_SIZE_T )
 
/**
 * @brief Create a 16-bit bitmap with bit set at specified position.
 *
 * @param[in] position The position at which the bit need to be set.
 */
#define UINT16_BITMAP_BIT_SET_AT( position )    ( ( uint16_t ) 0x01U << ( ( uint16_t ) position ) )
 
/**
 * @brief Set a bit in an 16-bit unsigned integer.
 *
 * @param[in] x The 16-bit unsigned integer to set a bit.
 * @param[in] position The position at which the bit need to be set.
 */
#define UINT16_SET_BIT( x, position )           ( ( x ) = ( uint16_t ) ( ( x ) | ( UINT16_BITMAP_BIT_SET_AT( position ) ) ) )
 
/**
 * @brief Macro for checking if a bit is set in a 16-bit unsigned integer.
 *
 * @param[in] x The unsigned 16-bit integer to check.
 * @param[in] position Which bit to check.
 */
#define UINT16_CHECK_BIT( x, position )         ( ( ( x ) & ( UINT16_BITMAP_BIT_SET_AT( position ) ) ) == ( UINT16_BITMAP_BIT_SET_AT( position ) ) )
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
/**
 * @brief Test if a transition to new state is possible, when dealing with PUBLISHes.
 *
 * @param[in] currentState The current state.
 * @param[in] newState State to transition to.
 * @param[in] opType Reserve, Send, or Receive.
 * @param[in] qos 0, 1, or 2.
 *
 * @note This function does not validate the current state, or the new state
 * based on either the operation type or QoS. It assumes the new state is valid
 * given the opType and QoS, which will be the case if calculated by
 * MQTT_CalculateStatePublish().
 *
 * @return `true` if transition is possible, else `false`
 */
static bool validateTransitionPublish( MQTTPublishState_t currentState,
                                       MQTTPublishState_t newState,
                                       MQTTStateOperation_t opType,
                                       MQTTQoS_t qos );
 
/**
 * @brief Test if a transition to a new state is possible, when dealing with acks.
 *
 * @param[in] currentState The current state.
 * @param[in] newState State to transition to.
 *
 * @return `true` if transition is possible, else `false`.
 */
static bool validateTransitionAck( MQTTPublishState_t currentState,
                                   MQTTPublishState_t newState );
 
/**
 * @brief Test if the publish corresponding to an ack is outgoing or incoming.
 *
 * @param[in] packetType PUBACK, PUBREC, PUBREL, or PUBCOMP.
 * @param[in] opType Send, or Receive.
 *
 * @return `true` if corresponds to outgoing publish, else `false`.
 */
static bool isPublishOutgoing( MQTTPubAckType_t packetType,
                               MQTTStateOperation_t opType );
 
/**
 * @brief Find a packet ID in the state record.
 *
 * @param[in] records State record array.
 * @param[in] recordCount Length of record array.
 * @param[in] packetId packet ID to search for.
 * @param[out] pQos QoS retrieved from record.
 * @param[out] pCurrentState state retrieved from record.
 *
 * @return index of the packet id in the record if it exists, else the record length.
 */
static size_t findInRecord( const MQTTPubAckInfo_t * records,
                            size_t recordCount,
                            uint16_t packetId,
                            MQTTQoS_t * pQos,
                            MQTTPublishState_t * pCurrentState );
 
/**
 * @brief Compact records.
 *
 * Records are arranged in the relative order to maintain message ordering.
 * This will lead to fragmentation and this function will help in defragmenting
 * the records array.
 *
 * @param[in] records State record array.
 * @param[in] recordCount Length of record array.
 */
static void compactRecords( MQTTPubAckInfo_t * records,
                            size_t recordCount );
 
/**
 * @brief Store a new entry in the state record.
 *
 * @param[in] records State record array.
 * @param[in] recordCount Length of record array.
 * @param[in] packetId Packet ID of new entry.
 * @param[in] qos QoS of new entry.
 * @param[in] publishState State of new entry.
 *
 * @return #MQTTSuccess, #MQTTNoMemory, or #MQTTStateCollision.
 */
static MQTTStatus_t addRecord( MQTTPubAckInfo_t * records,
                               size_t recordCount,
                               uint16_t packetId,
                               MQTTQoS_t qos,
                               MQTTPublishState_t publishState );
 
/**
 * @brief Update and possibly delete an entry in the state record.
 *
 * @param[in] records State record array.
 * @param[in] recordIndex index of record to update.
 * @param[in] newState New state to update.
 * @param[in] shouldDelete Whether an existing entry should be deleted.
 */
static void updateRecord( MQTTPubAckInfo_t * records,
                          size_t recordIndex,
                          MQTTPublishState_t newState,
                          bool shouldDelete );
 
/**
 * @brief Get the packet ID and index of an outgoing publish in specified
 * states.
 *
 * @param[in] pMqttContext Initialized MQTT context.
 * @param[in] searchStates The states to search for in 2-byte bit map.
 * @param[in,out] pCursor Index at which to start searching.
 *
 * @return Packet ID of the outgoing publish.
 */
static uint16_t stateSelect( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                             uint16_t searchStates,
                             MQTTStateCursor_t * pCursor );
 
/**
 * @brief Update the state records for an ACK after state transition
 * validations.
 *
 * @param[in] records State records pointer.
 * @param[in] maxRecordCount The maximum number of records.
 * @param[in] recordIndex Index at which the record is stored.
 * @param[in] packetId Packet id of the packet.
 * @param[in] currentState Current state of the publish record.
 * @param[in] newState New state of the publish.
 *
 * @return #MQTTIllegalState, or #MQTTSuccess.
 */
static MQTTStatus_t updateStateAck( MQTTPubAckInfo_t * records,
                                    size_t maxRecordCount,
                                    size_t recordIndex,
                                    uint16_t packetId,
                                    MQTTPublishState_t currentState,
                                    MQTTPublishState_t newState );
 
/**
 * @brief Update the state record for a PUBLISH packet after validating
 * the state transitions.
 *
 * @param[in] pMqttContext Initialized MQTT context.
 * @param[in] recordIndex Index in state records at which publish record exists.
 * @param[in] packetId ID of the PUBLISH packet.
 * @param[in] opType Send or Receive.
 * @param[in] qos 0, 1, or 2.
 * @param[in] currentState Current state of the publish record.
 * @param[in] newState New state of the publish record.
 *
 * @return #MQTTIllegalState, #MQTTStateCollision or #MQTTSuccess.
 */
static MQTTStatus_t updateStatePublish( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                        size_t recordIndex,
                                        uint16_t packetId,
                                        MQTTStateOperation_t opType,
                                        MQTTQoS_t qos,
                                        MQTTPublishState_t currentState,
                                        MQTTPublishState_t newState );
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static bool validateTransitionPublish( MQTTPublishState_t currentState,
                                       MQTTPublishState_t newState,
                                       MQTTStateOperation_t opType,
                                       MQTTQoS_t qos )
{
    bool isValid = false;
 
    switch( currentState )
    {
        case MQTTStateNull:
 
            /* Transitions from null occur when storing a new entry into the record. */
            if( opType == MQTT_RECEIVE )
            {
                isValid = ( newState == MQTTPubAckSend ) || ( newState == MQTTPubRecSend );
            }
 
            break;
 
        case MQTTPublishSend:
 
            /* Outgoing publish. All such publishes start in this state due to
             * the reserve operation. */
            switch( qos )
            {
                case MQTTQoS1:
                    isValid = newState == MQTTPubAckPending;
                    break;
 
                case MQTTQoS2:
                    isValid = newState == MQTTPubRecPending;
                    break;
 
                case MQTTQoS0:
                default:
                    /* QoS 0 is checked before calling this function. */
                    break;
            }
 
            break;
 
        /* Below cases are for validating the resends of publish when a session is
         * reestablished. */
        case MQTTPubAckPending:
 
            /* When a session is reestablished, outgoing QoS1 publishes in state
             * #MQTTPubAckPending can be resent. The state remains the same. */
            isValid = newState == MQTTPubAckPending;
 
            break;
 
        case MQTTPubRecPending:
 
            /* When a session is reestablished, outgoing QoS2 publishes in state
             * #MQTTPubRecPending can be resent. The state remains the same. */
            isValid = newState == MQTTPubRecPending;
 
            break;
 
        case MQTTPubAckSend:
        case MQTTPubCompPending:
        case MQTTPubCompSend:
        case MQTTPubRecSend:
        case MQTTPubRelPending:
        case MQTTPubRelSend:
        case MQTTPublishDone:
        default:
            /* For a PUBLISH, we should not start from any other state. */
            break;
    }
 
    return isValid;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static bool validateTransitionAck( MQTTPublishState_t currentState,
                                   MQTTPublishState_t newState )
{
    bool isValid = false;
 
    switch( currentState )
    {
        case MQTTPubAckSend:
        /* Incoming publish, QoS 1. */
        case MQTTPubAckPending:
            /* Outgoing publish, QoS 1. */
            isValid = newState == MQTTPublishDone;
            break;
 
        case MQTTPubRecSend:
            /* Incoming publish, QoS 2. */
            isValid = newState == MQTTPubRelPending;
            break;
 
        case MQTTPubRelPending:
 
            /* Incoming publish, QoS 2.
             * There are 2 valid transitions possible.
             * 1. MQTTPubRelPending -> MQTTPubCompSend : A PUBREL ack is received
             *    when publish record state is MQTTPubRelPending. This is the
             *    normal state transition without any connection interruptions.
             * 2. MQTTPubRelPending -> MQTTPubRelPending : Receiving a duplicate
             *    QoS2 publish can result in a transition to the same state.
             *    This can happen in the below state transition.
             *    1. Incoming publish received.
             *    2. PUBREC ack sent and state is now MQTTPubRelPending.
             *    3. TCP connection failure and broker didn't receive the PUBREC.
             *    4. Reestablished MQTT session.
             *    5. MQTT broker resent the un-acked publish.
             *    6. Publish is received when publish record state is in
             *       MQTTPubRelPending.
             *    7. Sending out a PUBREC will result in this transition
             *       to the same state. */
            isValid = ( newState == MQTTPubCompSend ) ||
                      ( newState == MQTTPubRelPending );
            break;
 
        case MQTTPubCompSend:
 
            /* Incoming publish, QoS 2.
             * There are 2 valid transitions possible.
             * 1. MQTTPubCompSend -> MQTTPublishDone : A PUBCOMP ack is sent
             *    after receiving a PUBREL from broker. This is the
             *    normal state transition without any connection interruptions.
             * 2. MQTTPubCompSend -> MQTTPubCompSend : Receiving a duplicate PUBREL
             *    can result in a transition to the same state.
             *    This can happen in the below state transition.
             *    1. A TCP connection failure happened before sending a PUBCOMP
             *       for an incoming PUBREL.
             *    2. Reestablished an MQTT session.
             *    3. MQTT broker resent the un-acked PUBREL.
             *    4. Receiving the PUBREL again will result in this transition
             *       to the same state. */
            isValid = ( newState == MQTTPublishDone ) ||
                      ( newState == MQTTPubCompSend );
            break;
 
        case MQTTPubRecPending:
            /* Outgoing publish, Qos 2. */
            isValid = newState == MQTTPubRelSend;
            break;
 
        case MQTTPubRelSend:
            /* Outgoing publish, Qos 2. */
            isValid = newState == MQTTPubCompPending;
            break;
 
        case MQTTPubCompPending:
 
            /* Outgoing publish, Qos 2.
             * There are 2 valid transitions possible.
             * 1. MQTTPubCompPending -> MQTTPublishDone : A PUBCOMP is received.
             *    This marks the complete state transition for the publish packet.
             *    This is the normal state transition without any connection
             *    interruptions.
             * 2. MQTTPubCompPending -> MQTTPubCompPending : Resending a PUBREL for
             *    packets in state #MQTTPubCompPending can result in this
             *    transition to the same state.
             *    This can happen in the below state transition.
             *    1. A TCP connection failure happened before receiving a PUBCOMP
             *       for an outgoing PUBREL.
             *    2. An MQTT session is reestablished.
             *    3. Resending the un-acked PUBREL results in this transition
             *       to the same state. */
            isValid = ( newState == MQTTPublishDone ) ||
                      ( newState == MQTTPubCompPending );
            break;
 
        case MQTTPublishDone:
        /* Done state should transition to invalid since it will be removed from the record. */
        case MQTTPublishSend:
        /* If an ack was sent/received we shouldn't have been in this state. */
        case MQTTStateNull:
        /* If an ack was sent/received the record should exist. */
        default:
            /* Invalid. */
            break;
    }
 
    return isValid;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static bool isPublishOutgoing( MQTTPubAckType_t packetType,
                               MQTTStateOperation_t opType )
{
    bool isOutgoing = false;
 
    switch( packetType )
    {
        case MQTTPuback:
        case MQTTPubrec:
        case MQTTPubcomp:
            isOutgoing = opType == MQTT_RECEIVE;
            break;
 
        case MQTTPubrel:
            isOutgoing = opType == MQTT_SEND;
            break;
 
        default:
            /* No other ack type. */
            break;
    }
 
    return isOutgoing;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static size_t findInRecord( const MQTTPubAckInfo_t * records,
                            size_t recordCount,
                            uint16_t packetId,
                            MQTTQoS_t * pQos,
                            MQTTPublishState_t * pCurrentState )
{
    size_t index = 0;
 
    assert( packetId != MQTT_PACKET_ID_INVALID );
 
    *pCurrentState = MQTTStateNull;
 
    for( index = 0; index < recordCount; index++ )
    {
        if( records[ index ].packetId == packetId )
        {
            *pQos = records[ index ].qos;
            *pCurrentState = records[ index ].publishState;
            break;
        }
    }
 
    if( index == recordCount )
    {
        index = MQTT_INVALID_STATE_COUNT;
    }
 
    return index;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static void compactRecords( MQTTPubAckInfo_t * records,
                            size_t recordCount )
{
    size_t index = 0;
    size_t emptyIndex = MQTT_INVALID_STATE_COUNT;
 
    assert( records != NULL );
 
    /* Find the empty spots and fill those with non empty values. */
    for( ; index < recordCount; index++ )
    {
        /* Find the first empty spot. */
        if( records[ index ].packetId == MQTT_PACKET_ID_INVALID )
        {
            if( emptyIndex == MQTT_INVALID_STATE_COUNT )
            {
                emptyIndex = index;
            }
        }
        else
        {
            if( emptyIndex != MQTT_INVALID_STATE_COUNT )
            {
                /* Copy over the contents at non empty index to empty index. */
                records[ emptyIndex ].packetId = records[ index ].packetId;
                records[ emptyIndex ].qos = records[ index ].qos;
                records[ emptyIndex ].publishState = records[ index ].publishState;
 
                /* Mark the record at current non empty index as invalid. */
                records[ index ].packetId = MQTT_PACKET_ID_INVALID;
                records[ index ].qos = MQTTQoS0;
                records[ index ].publishState = MQTTStateNull;
 
                /* Advance the emptyIndex. */
                emptyIndex++;
            }
        }
    }
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static MQTTStatus_t addRecord( MQTTPubAckInfo_t * records,
                               size_t recordCount,
                               uint16_t packetId,
                               MQTTQoS_t qos,
                               MQTTPublishState_t publishState )
{
    MQTTStatus_t status = MQTTNoMemory;
    int32_t index = 0;
    size_t availableIndex = recordCount;
    bool validEntryFound = false;
 
    assert( packetId != MQTT_PACKET_ID_INVALID );
    assert( qos != MQTTQoS0 );
 
    /* Check if we have to compact the records. This is known by checking if
     * the last spot in the array is filled. */
    if( records[ recordCount - 1U ].packetId != MQTT_PACKET_ID_INVALID )
    {
        compactRecords( records, recordCount );
    }
 
    /* Start from end so first available index will be populated.
     * Available index is always found after the last element in the records.
     * This is to make sure the relative order of the records in order to meet
     * the message ordering requirement of MQTT spec 3.1.1. */
    for( index = ( ( int32_t ) recordCount - 1 ); index >= 0; index-- )
    {
        /* Available index is only found after packet at the highest index. */
        if( records[ index ].packetId == MQTT_PACKET_ID_INVALID )
        {
            if( validEntryFound == false )
            {
                availableIndex = ( size_t ) index;
            }
        }
        else
        {
            /* A non-empty spot found in the records. */
            validEntryFound = true;
 
            if( records[ index ].packetId == packetId )
            {
                /* Collision. */
                LogError( ( "Collision when adding PacketID=%u at index=%d.",
                            ( unsigned int ) packetId,
                            ( int ) index ) );
 
                status = MQTTStateCollision;
                availableIndex = recordCount;
                break;
            }
        }
    }
 
    if( availableIndex < recordCount )
    {
        records[ availableIndex ].packetId = packetId;
        records[ availableIndex ].qos = qos;
        records[ availableIndex ].publishState = publishState;
        status = MQTTSuccess;
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static void updateRecord( MQTTPubAckInfo_t * records,
                          size_t recordIndex,
                          MQTTPublishState_t newState,
                          bool shouldDelete )
{
    assert( records != NULL );
 
    if( shouldDelete == true )
    {
        /* Mark the record as invalid. */
        records[ recordIndex ].packetId = MQTT_PACKET_ID_INVALID;
        records[ recordIndex ].qos = MQTTQoS0;
        records[ recordIndex ].publishState = MQTTStateNull;
    }
    else
    {
        records[ recordIndex ].publishState = newState;
    }
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static uint16_t stateSelect( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                             uint16_t searchStates,
                             MQTTStateCursor_t * pCursor )
{
    uint16_t packetId = MQTT_PACKET_ID_INVALID;
    uint16_t outgoingStates = 0U;
    const MQTTPubAckInfo_t * records = NULL;
    size_t maxCount;
    bool stateCheck = false;
 
    assert( pMqttContext != NULL );
    assert( searchStates != 0U );
    assert( pCursor != NULL );
 
    /* Create a bit map with all the outgoing publish states. */
    UINT16_SET_BIT( outgoingStates, MQTTPublishSend );
    UINT16_SET_BIT( outgoingStates, MQTTPubAckPending );
    UINT16_SET_BIT( outgoingStates, MQTTPubRecPending );
    UINT16_SET_BIT( outgoingStates, MQTTPubRelSend );
    UINT16_SET_BIT( outgoingStates, MQTTPubCompPending );
 
    /* Only outgoing publish records need to be searched. */
    assert( ( outgoingStates & searchStates ) > 0U );
    assert( ( ~outgoingStates & searchStates ) == 0U );
 
    records = pMqttContext->outgoingPublishRecords;
    maxCount = pMqttContext->outgoingPublishRecordMaxCount;
 
    while( *pCursor < maxCount )
    {
        /* Check if any of the search states are present. */
        stateCheck = UINT16_CHECK_BIT( searchStates, records[ *pCursor ].publishState );
 
        if( stateCheck == true )
        {
            packetId = records[ *pCursor ].packetId;
            ( *pCursor )++;
            break;
        }
 
        ( *pCursor )++;
    }
 
    return packetId;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTPublishState_t MQTT_CalculateStateAck( MQTTPubAckType_t packetType,
                                           MQTTStateOperation_t opType,
                                           MQTTQoS_t qos )
{
    MQTTPublishState_t calculatedState = MQTTStateNull;
    /* There are more QoS2 cases than QoS1, so initialize to that. */
    bool qosValid = qos == MQTTQoS2;
 
    switch( packetType )
    {
        case MQTTPuback:
            qosValid = qos == MQTTQoS1;
            calculatedState = MQTTPublishDone;
            break;
 
        case MQTTPubrec:
 
            /* Incoming publish: send PUBREC, PUBREL pending.
             * Outgoing publish: receive PUBREC, send PUBREL. */
            calculatedState = ( opType == MQTT_SEND ) ? MQTTPubRelPending : MQTTPubRelSend;
            break;
 
        case MQTTPubrel:
 
            /* Incoming publish: receive PUBREL, send PUBCOMP.
             * Outgoing publish: send PUBREL, PUBCOMP pending. */
            calculatedState = ( opType == MQTT_SEND ) ? MQTTPubCompPending : MQTTPubCompSend;
            break;
 
        case MQTTPubcomp:
            calculatedState = MQTTPublishDone;
            break;
 
        default:
            /* No other ack type. */
            break;
    }
 
    /* Sanity check, make sure ack and QoS agree. */
    if( qosValid == false )
    {
        calculatedState = MQTTStateNull;
    }
 
    return calculatedState;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static MQTTStatus_t updateStateAck( MQTTPubAckInfo_t * records,
                                    size_t maxRecordCount,
                                    size_t recordIndex,
                                    uint16_t packetId,
                                    MQTTPublishState_t currentState,
                                    MQTTPublishState_t newState )
{
    MQTTStatus_t status = MQTTIllegalState;
    bool shouldDeleteRecord = false;
    bool isTransitionValid = false;
 
    assert( records != NULL );
 
    /* Record to be deleted if the state transition is completed or if a PUBREC
     * is received for an outgoing QoS2 publish. When a PUBREC is received,
     * record is deleted and added back to the end of the records to maintain
     * ordering for PUBRELs. */
    shouldDeleteRecord = ( newState == MQTTPublishDone ) || ( newState == MQTTPubRelSend );
    isTransitionValid = validateTransitionAck( currentState, newState );
 
    if( isTransitionValid == true )
    {
        status = MQTTSuccess;
 
        /* Update record for acks. When sending or receiving acks for packets that
         * are resent during a session reestablishment, the new state and
         * current state can be the same. No update of record required in that case. */
        if( currentState != newState )
        {
            updateRecord( records,
                          recordIndex,
                          newState,
                          shouldDeleteRecord );
 
            /* For QoS2 messages, in order to preserve the message ordering, when
             * a PUBREC is received for an outgoing publish, the record should be
             * moved to the last. This move will help preserve the order in which
             * a PUBREL needs to be resent in case of a session reestablishment. */
            if( newState == MQTTPubRelSend )
            {
                status = addRecord( records,
                                    maxRecordCount,
                                    packetId,
                                    MQTTQoS2,
                                    MQTTPubRelSend );
            }
        }
    }
    else
    {
        /* Invalid state transition. */
        LogError( ( "Invalid transition from state %s to state %s.",
                    MQTT_State_strerror( currentState ),
                    MQTT_State_strerror( newState ) ) );
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
static MQTTStatus_t updateStatePublish( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                        size_t recordIndex,
                                        uint16_t packetId,
                                        MQTTStateOperation_t opType,
                                        MQTTQoS_t qos,
                                        MQTTPublishState_t currentState,
                                        MQTTPublishState_t newState )
{
    MQTTStatus_t status = MQTTSuccess;
    bool isTransitionValid = false;
 
    assert( pMqttContext != NULL );
    assert( packetId != MQTT_PACKET_ID_INVALID );
    assert( qos != MQTTQoS0 );
 
    /* This will always succeed for an incoming publish. This is due to the fact
     * that the passed in currentState must be MQTTStateNull, since
     * #MQTT_UpdateStatePublish does not perform a lookup for receives. */
    isTransitionValid = validateTransitionPublish( currentState, newState, opType, qos );
 
    if( isTransitionValid == true )
    {
        /* addRecord will check for collisions. */
        if( opType == MQTT_RECEIVE )
        {
            status = addRecord( pMqttContext->incomingPublishRecords,
                                pMqttContext->incomingPublishRecordMaxCount,
                                packetId,
                                qos,
                                newState );
        }
        /* Send operation. */
        else
        {
            /* Skip updating record when publish is resend and no state
             * update is required. */
            if( currentState != newState )
            {
                updateRecord( pMqttContext->outgoingPublishRecords,
                              recordIndex,
                              newState,
                              false );
            }
        }
    }
    else
    {
        status = MQTTIllegalState;
        LogError( ( "Invalid transition from state %s to state %s.",
                    MQTT_State_strerror( currentState ),
                    MQTT_State_strerror( newState ) ) );
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTStatus_t MQTT_ReserveState( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                uint16_t packetId,
                                MQTTQoS_t qos )
{
    MQTTStatus_t status = MQTTSuccess;
 
    if( qos == MQTTQoS0 )
    {
        status = MQTTSuccess;
    }
    else if( ( packetId == MQTT_PACKET_ID_INVALID ) || ( pMqttContext == NULL ) )
    {
        status = MQTTBadParameter;
    }
    else
    {
        /* Collisions are detected when adding the record. */
        status = addRecord( pMqttContext->outgoingPublishRecords,
                            pMqttContext->outgoingPublishRecordMaxCount,
                            packetId,
                            qos,
                            MQTTPublishSend );
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTPublishState_t MQTT_CalculateStatePublish( MQTTStateOperation_t opType,
                                               MQTTQoS_t qos )
{
    MQTTPublishState_t calculatedState = MQTTStateNull;
 
    switch( qos )
    {
        case MQTTQoS0:
            calculatedState = MQTTPublishDone;
            break;
 
        case MQTTQoS1:
            calculatedState = ( opType == MQTT_SEND ) ? MQTTPubAckPending : MQTTPubAckSend;
            break;
 
        case MQTTQoS2:
            calculatedState = ( opType == MQTT_SEND ) ? MQTTPubRecPending : MQTTPubRecSend;
            break;
 
        default:
            /* No other QoS values. */
            break;
    }
 
    return calculatedState;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTStatus_t MQTT_UpdateStatePublish( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                      uint16_t packetId,
                                      MQTTStateOperation_t opType,
                                      MQTTQoS_t qos,
                                      MQTTPublishState_t * pNewState )
{
    MQTTPublishState_t newState = MQTTStateNull;
    MQTTPublishState_t currentState = MQTTStateNull;
    MQTTStatus_t mqttStatus = MQTTSuccess;
    size_t recordIndex = MQTT_INVALID_STATE_COUNT;
    MQTTQoS_t foundQoS = MQTTQoS0;
 
    if( ( pMqttContext == NULL ) || ( pNewState == NULL ) )
    {
        LogError( ( "Argument cannot be NULL: pMqttContext=%p, pNewState=%p",
                    ( void * ) pMqttContext,
                    ( void * ) pNewState ) );
 
        mqttStatus = MQTTBadParameter;
    }
    else if( qos == MQTTQoS0 )
    {
        /* QoS 0 publish. Do nothing. */
        *pNewState = MQTTPublishDone;
    }
    else if( packetId == MQTT_PACKET_ID_INVALID )
    {
        /* Publishes > QoS 0 need a valid packet ID. */
        mqttStatus = MQTTBadParameter;
    }
    else if( opType == MQTT_SEND )
    {
        /* Search record for entry so we can check QoS. */
        recordIndex = findInRecord( pMqttContext->outgoingPublishRecords,
                                    pMqttContext->outgoingPublishRecordMaxCount,
                                    packetId,
                                    &foundQoS,
                                    &currentState );
 
        if( ( recordIndex == MQTT_INVALID_STATE_COUNT ) || ( foundQoS != qos ) )
        {
            /* Entry should match with supplied QoS. */
            mqttStatus = MQTTBadParameter;
        }
    }
    else
    {
        /* QoS 1 or 2 receive. Nothing to be done. */
    }
 
    if( ( qos != MQTTQoS0 ) && ( mqttStatus == MQTTSuccess ) )
    {
        newState = MQTT_CalculateStatePublish( opType, qos );
        /* Validate state transition and update state records. */
        mqttStatus = updateStatePublish( pMqttContext,
                                         recordIndex,
                                         packetId,
                                         opType,
                                         qos,
                                         currentState,
                                         newState );
 
        /* Update output parameter on success. */
        if( mqttStatus == MQTTSuccess )
        {
            *pNewState = newState;
        }
    }
 
    return mqttStatus;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTStatus_t MQTT_RemoveStateRecord( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                     uint16_t packetId )
{
    MQTTStatus_t status = MQTTSuccess;
    MQTTPubAckInfo_t * records;
    size_t recordIndex;
    /* Current state is updated by the findInRecord function. */
    MQTTPublishState_t currentState;
    MQTTQoS_t qos = MQTTQoS0;
 
 
    if( ( pMqttContext == NULL ) || ( ( pMqttContext->outgoingPublishRecords == NULL ) ) )
    {
        status = MQTTBadParameter;
    }
    else
    {
        records = pMqttContext->outgoingPublishRecords;
 
        recordIndex = findInRecord( records,
                                    pMqttContext->outgoingPublishRecordMaxCount,
                                    packetId,
                                    &qos,
                                    &currentState );
 
        if( currentState == MQTTStateNull )
        {
            status = MQTTBadParameter;
        }
        else if( ( qos != MQTTQoS1 ) && ( qos != MQTTQoS2 ) )
        {
            status = MQTTBadParameter;
        }
        else
        {
            /* Delete the record. */
            updateRecord( records,
                          recordIndex,
                          MQTTStateNull,
                          true );
        }
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
MQTTStatus_t MQTT_UpdateStateAck( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                                  uint16_t packetId,
                                  MQTTPubAckType_t packetType,
                                  MQTTStateOperation_t opType,
                                  MQTTPublishState_t * pNewState )
{
    MQTTPublishState_t newState = MQTTStateNull;
    MQTTPublishState_t currentState = MQTTStateNull;
    bool isOutgoingPublish = isPublishOutgoing( packetType, opType );
    MQTTQoS_t qos = MQTTQoS0;
    size_t maxRecordCount = MQTT_INVALID_STATE_COUNT;
    size_t recordIndex = MQTT_INVALID_STATE_COUNT;
 
    MQTTPubAckInfo_t * records = NULL;
    MQTTStatus_t status = MQTTBadResponse;
 
    if( ( pMqttContext == NULL ) || ( pNewState == NULL ) )
    {
        LogError( ( "Argument cannot be NULL: pMqttContext=%p, pNewState=%p.",
                    ( void * ) pMqttContext,
                    ( void * ) pNewState ) );
        status = MQTTBadParameter;
    }
    else if( packetId == MQTT_PACKET_ID_INVALID )
    {
        LogError( ( "Packet ID must be nonzero." ) );
        status = MQTTBadParameter;
    }
    else if( packetType > MQTTPubcomp )
    {
        LogError( ( "Invalid packet type %u.", ( unsigned int ) packetType ) );
        status = MQTTBadParameter;
    }
    else
    {
        if( isOutgoingPublish == true )
        {
            records = pMqttContext->outgoingPublishRecords;
            maxRecordCount = pMqttContext->outgoingPublishRecordMaxCount;
        }
        else
        {
            records = pMqttContext->incomingPublishRecords;
            maxRecordCount = pMqttContext->incomingPublishRecordMaxCount;
        }
 
        recordIndex = findInRecord( records,
                                    maxRecordCount,
                                    packetId,
                                    &qos,
                                    &currentState );
    }
 
    if( recordIndex != MQTT_INVALID_STATE_COUNT )
    {
        newState = MQTT_CalculateStateAck( packetType, opType, qos );
 
        /* Validate state transition and update state record. */
        status = updateStateAck( records,
                                 maxRecordCount,
                                 recordIndex,
                                 packetId,
                                 currentState,
                                 newState );
 
        /* Update the output parameter. */
        if( status == MQTTSuccess )
        {
            *pNewState = newState;
        }
    }
    else
    {
        LogError( ( "No matching record found for publish: PacketId=%u.",
                    ( unsigned int ) packetId ) );
    }
 
    return status;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
uint16_t MQTT_PubrelToResend( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                              MQTTStateCursor_t * pCursor,
                              MQTTPublishState_t * pState )
{
    uint16_t packetId = MQTT_PACKET_ID_INVALID;
    uint16_t searchStates = 0U;
 
    /* Validate arguments. */
    if( ( pMqttContext == NULL ) || ( pCursor == NULL ) || ( pState == NULL ) )
    {
        LogError( ( "Arguments cannot be NULL pMqttContext=%p, pCursor=%p"
                    " pState=%p.",
                    ( void * ) pMqttContext,
                    ( void * ) pCursor,
                    ( void * ) pState ) );
    }
    else
    {
        /* PUBREL for packets in state #MQTTPubCompPending and #MQTTPubRelSend
         * would need to be resent when a session is reestablished.*/
        UINT16_SET_BIT( searchStates, MQTTPubCompPending );
        UINT16_SET_BIT( searchStates, MQTTPubRelSend );
        packetId = stateSelect( pMqttContext, searchStates, pCursor );
 
        /* The state needs to be in #MQTTPubRelSend for sending PUBREL. */
        if( packetId != MQTT_PACKET_ID_INVALID )
        {
            *pState = MQTTPubRelSend;
        }
    }
 
    return packetId;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
uint16_t MQTT_PublishToResend( const MQTTContext_t * pMqttContext,
                               MQTTStateCursor_t * pCursor )
{
    uint16_t packetId = MQTT_PACKET_ID_INVALID;
    uint16_t searchStates = 0U;
 
    /* Validate arguments. */
    if( ( pMqttContext == NULL ) || ( pCursor == NULL ) )
    {
        LogError( ( "Arguments cannot be NULL pMqttContext=%p, pCursor=%p",
                    ( void * ) pMqttContext,
                    ( void * ) pCursor ) );
    }
    else
    {
        /* Packets in state #MQTTPublishSend, #MQTTPubAckPending and
         * #MQTTPubRecPending would need to be resent when a session is
         * reestablished. */
        UINT16_SET_BIT( searchStates, MQTTPublishSend );
        UINT16_SET_BIT( searchStates, MQTTPubAckPending );
        UINT16_SET_BIT( searchStates, MQTTPubRecPending );
 
        packetId = stateSelect( pMqttContext, searchStates, pCursor );
    }
 
    return packetId;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/
 
const char * MQTT_State_strerror( MQTTPublishState_t state )
{
    const char * str = NULL;
 
    switch( state )
    {
        case MQTTStateNull:
            str = "MQTTStateNull";
            break;
 
        case MQTTPublishSend:
            str = "MQTTPublishSend";
            break;
 
        case MQTTPubAckSend:
            str = "MQTTPubAckSend";
            break;
 
        case MQTTPubRecSend:
            str = "MQTTPubRecSend";
            break;
 
        case MQTTPubRelSend:
            str = "MQTTPubRelSend";
            break;
 
        case MQTTPubCompSend:
            str = "MQTTPubCompSend";
            break;
 
        case MQTTPubAckPending:
            str = "MQTTPubAckPending";
            break;
 
        case MQTTPubRecPending:
            str = "MQTTPubRecPending";
            break;
 
        case MQTTPubRelPending:
            str = "MQTTPubRelPending";
            break;
 
        case MQTTPubCompPending:
            str = "MQTTPubCompPending";
            break;
 
        case MQTTPublishDone:
            str = "MQTTPublishDone";
            break;
 
        default:
            /* Invalid state received. */
            str = "Invalid MQTT State";
            break;
    }
 
    return str;
}
 
/*-----------------------------------------------------------*/