Shifu物联网知识普及之mqtt篇——发布/订阅模式

2023年1月6日 · 阅读需 5 分钟

信息

Shifu能够轻松接入使用MQTT协议的设备，让物联网开发变得更高效。Shifu是一个Kubernetes原生的物联网开发框架，开发者通过Shifu可以轻松实现连接、监控和控制任何物联网设备。Shifu将Kubernetes带入到物联网边缘计算场景中，助力实现物联网应用程序的可扩展性和高可用性。

**“异步”是Pub/Sub模式的核心。**Pub/Sub机制将消息发送者和接收者（订阅者）分离，实现了非等待的性质：每项服务现在只需要做自己的工作。这恰好也是对科技公司、金融机构、政府部门、足球队等多人团体中人际关系的完美解释。

发布（Pub）

代理（Broker）并不关心数据的具体内容（即有效载荷），只要其中包含主题(Topic)，这样代理就可以将其转发给订阅者。

一个典型的MQTT 发布消息需要包括以下字段：

packetId：数据包的标识符。当消息被设置为发送时（即Qos>0），代理需要用这个标识符来定位要重新发送的消息。

topicName：主题名，其格式类似于Linux文件系统的目录。例如，我们可以将主题名设置为“shimokitazawa/beast/tadokoro”。

Qos：发布消息的服务质量等级。Qos通常有三个等级：至多一次 (0)；至少一次 (1)；只有一次 (2)。

retainFlag：当被设置为true时，代理将缓存上条主题消息；当有新订阅者出现时，代理会自动将该消息发送给他。

payload：消息的内容主体，格式不限。

dupFlag：当被设置为true时，则表示该消息是重复发送的。当Qos大于0时，代理会使用该标识符。

代理的工作很简单：代理收到消息后，开始读取Qos等级，并根据Qos将消息发送给订阅者。请注意，当消息被送到代理那里后，发布者的工作就完成了，任何剩余的工作都与发布者无关。

订阅者的工作就更简单了。订阅者告诉代理：“嘿，伙计，我订阅了这个主题，如果你收到这个主题的消息，就把它发给我”。

一个典型的MQTT 订阅消息需要包括以下字段：

packetId：它还是消息包的标识符。

以及一个主题和Qos组合列表：

qos_n：发给订阅者的预期主题Qos，该Qos作为订阅者接受该主题的最大Qos。例如，如果消息的Qos=2，但subscriber_a中主题的最大Qos=1，那么消息将以Qos=1的方式发送给该订阅者。

topic_n：订阅者所订阅的主题。

在收到订阅消息后，代理将向订阅者返回一条SUBACK消息，其中包括订阅者的元数据（即最大QOS）。一旦订阅者收到SUBACK信息，他们之间的通信就建立了。

要想退订主题，订阅者只需发送一条UNSUBSCRIBE消息，并注明要退订的主题（当然，UNSUBSCRIBE消息还是需要一个packetId），代理也将返回一条UNSUBACK消息给订阅者。

以上就是MQTT发布者、代理和订阅者在Pub/Sub模式下的工作方式。因为MQTT只是一个协议，我们需要定义代理如何识别订阅者——你可以只维护内存表来做，也可以选择用更复杂的方式来做，比如用多个ECC内存来处理一个受分布式锁定机制保护的复制容器化服务，从而来维护内存表。