Понимание тем и подстановочных знаков MQTT в зависимости от случая

Что такое тема в MQTT?

Тема MQTT — это строка в кодировке UTF-8, которая является основой для маршрутизации сообщений в протоколе MQTT. Тема обычно выравнивается и отделяется косой чертой. / между уровнями. Это похоже на пути URL, например:

chat/room/1
sensor/10/temperature
sensor/+/temperature
sensor/#

По сравнению с темами в других системах обмена сообщениями, например, Kafka и Pulsar, темы MQTT не нужно создавать заранее. Клиент создает тему при подписке или публикации, и удалять тему не нужно.

Хотя разрешено, обычно не рекомендуется использовать темы, начинающиеся или заканчивающиеся /такой как /chat или chat/.

Ниже приведен простой процесс публикации и подписки MQTT. Если APP 1 подписывается на sensor/2/temperature тема, он будет получать сообщения от Sensor 2, публикующие в эту тему.

Подстановочные знаки MQTT

Одноуровневый подстановочный знак

+ (U+002B) — это подстановочный знак, который соответствует только одному уровню темы. При использовании одноуровневого подстановочного знака одноуровневый подстановочный знак должен занимать весь уровень, например:

"+" is valid
"sensor/+" is valid
"sensor/+/temperature" is valid
"sensor+" is invalid (does not occupy an entire level)

Если клиент подписывается на тему sensor/+/temperatureон будет получать сообщения из следующих тем:

sensor/1/temperature
sensor/2/temperature
...
sensor/n/temperature

Но это не будет соответствовать следующим темам:

sensor/temperature
sensor/bedroom/1/temperature

Многоуровневый подстановочный знак

# (U+0023) — это подстановочный знак, который соответствует любому количеству уровней в теме. При использовании многоуровневого подстановочного знака он должен занимать весь уровень и быть последним символом темы, например:

"#" is valid, matches all topics
"sensor/#" is valid
"sensor/bedroom#" is invalid (+ or # are only used as a wildcard level)
"sensor/#/temperature" is invalid (# must be the last level)

Темы, начинающиеся с $

Системные темы

Темы, начинающиеся с $SYS/ — это системные темы, которые в основном используются для получения метаданных о рабочем состоянии MQTT-брокера, статистике, клиентских онлайн-/офлайн-событиях и т. д. $SYS/ тема не определена в спецификации MQTT, однако большинство брокеров MQTT следуют этому рекомендация.

Например, EMQX поддерживает получение статуса кластера в следующих темах.

EMQX также поддерживает расширенные системные разделы, такие как клиентские онлайн/оффлайн события, статистика, системный мониторинг и аварийные сигналы. Для получения более подробной информации см. Темы системы EMQX документация.

Общие подписки — это функция MQTT 5.0, метода подписки, который обеспечивает балансировку нагрузки между несколькими подписчиками. Тема общей подписки начинается с $share.

Хотя протокол MQTT добавил общие подписки в версии 5.0, EMQX поддерживает общие подписки, начиная с MQTT 3.1.1.

На следующей диаграмме три подписчика подписываются на одну и ту же тему. $share/g/topic с использованием метода общей подписки, где topic это настоящее название темы, на которую они подписаны, а издатели публикуют сообщения в topicно НЕТ к $share/g/topic.

Кроме того, EMQX также поддерживает использование префикса общей подписки. $queue в MQTT 3.1.1. Это частный случай общей подписки, который эквивалентен объединению всех подписчиков в одну группу.

Дополнительные сведения об общих подписках см. Общие подписки EMQX документация.

Темы в разных сценариях

Умный дом

Например, мы используем датчики для контроля температуры, влажности и качества воздуха в спальнях, гостиных и кухнях. Мы можем разработать следующие темы:

• myhome/bedroom/temperature
• myhome/bedroom/humidity
• myhome/bedroom/airquality
• myhome/livingroom/temperature
• myhome/livingroom/humidity
• myhome/livingroom/airquality
• myhome/kitchen/temperature
• myhome/kitchen/humidity
• myhome/kitchen/airquality

Далее вы можете подписаться на myhome/bedroom/+ тема, чтобы получить данные о температуре, влажности и качестве воздуха для спальни, myhome/+/temperature тема, чтобы получить данные о температуре для всех трех комнат, и myhome/# тему, чтобы получить все данные.

Зарядка свай

• ocpp/cp/cp001/notify/bootNotification

Опубликуйте онлайн-запрос в эту тему, когда зарядная свая будет в сети.

• ocpp/cp/cp001/notify/startTransaction

Опубликуйте запрос на оплату в этой теме.

• ocpp/cp/cp001/reply/bootNotification

Прежде чем зарядная свая выйдет в сеть, она должна подписаться на эту тему, чтобы получить онлайн-ответ.

• ocpp/cp/cp001/reply/startTransaction

Перед тем, как зарядная свая инициирует запрос на оплату, она должна подписаться на эту тему, чтобы получить ответ на запрос на оплату.

Мгновенное сообщение

• chat/user/${user_id}/inbox

Индивидуальный чат : пользователи подписываются на эту тему после того, как они в сети и будут получать сообщения от своих друзей. При ответе другу просто замените user_id темы на идентификатор друга.

• chat/group/${group_id}/inbox

Групповой чат : после того, как пользователь успешно присоединится к группе, он может подписаться на тему, чтобы получать сообщения группы.

Добавить в друзья : опубликовать запрос на добавление в друзья в этой теме (user_id — это идентификатор друга).

Получать запросы на добавление в друзья : Подпишитесь на эту тему (user_id — это идентификатор подписчика), чтобы получать запросы на добавление в друзья от других пользователей.

Получать ответы на запросы в друзья : Перед добавлением в друзья пользователю необходимо подписаться на эту тему (user_id — id подписчика) для получения результатов запроса.

Ответить на запрос в друзья : отправить сообщение в эту тему (user_id — это идентификатор друга) о том, следует ли одобрить запрос на добавление в друзья.

Статус пользователь : Подпишитесь на эту тему, чтобы получать онлайн-статус своих друзей.

Часто задаваемые вопросы по темам MQTT

Каков максимальный уровень и длина темы MQTT?

Тема MQTT — это строки в кодировке UTF-8, и это НЕ ДОЛЖЕН быть больше 65535 байт. Однако на практике использование более коротких названий тем и меньшего количества уровней означает меньшее потребление ресурсов.

Старайтесь не использовать больше тематических уровней «только потому, что я могу». Например, my-home/room1/data это лучший выбор, чем my/home/room1/data.

Есть ли ограничение на количество тем?

Различные серверы сообщений имеют разные ограничения на количество тем. В настоящее время конфигурация EMQX по умолчанию не имеет ограничений на количество тем, но чем больше тем, тем больше памяти сервера будет использоваться.

Учитывая большое количество устройств, подключенных к MQTT Broker, мы рекомендуем клиенту подписываться не более чем на десять тем.

При маршрутизации сообщений в подписки с подстановочными знаками брокеру может потребоваться больше ресурсов, чем для тем без подстановочных знаков. Это разумный выбор, если можно избежать подписки с подстановочными знаками.

Это во многом зависит от того, как смоделирована схема данных для полезной нагрузки сообщения MQTT.

Например, если издатель публикует на device-id/stream1/foo и device-id/stream1/bar а подписчику нужно подписаться на оба, тогда он может подписаться device-id/stream1/#. Лучшая альтернатива, возможно, состоит в том, чтобы поместить часть пространства имен foo и bar в полезную нагрузку, чтобы она публиковалась только в одной теме. device-id/stream1а подписчик просто подписывается на эту одну тему.

Могу ли я подписаться на одну и ту же тему с помощью общей подписки и обычной подписки?

Да, но это не рекомендуется.

В соответствии со спецификацией MQTT несколько подписок приведут к доставке нескольких (дублированных) сообщений.

Каковы лучшие практики для тем MQTT?

• Не использовать # подписаться на все темы.
• Тема не должна начинаться или заканчиваться /такой как /chat или chat/.
• Не используйте в теме пробелы и символы, отличные от ASCII.
• Использовать _ или - соединять слова (или верблюжий падеж) на уровне темы.
• Старайтесь использовать меньше тематических уровней.
• Попробуйте смоделировать схему данных сообщения, чтобы избежать использования разделов с подстановочными знаками.
• Когда используется подстановочный знак, попробуйте переместить более уникальный уровень темы ближе к корню. например device/00000001/command/# это лучший выбор, чем device/command/00000001/#.

Первоначально опубликовано на