MQTT的构成、使用场景、工作原理介绍

1、负责管理客户端请求内容(建立连接、断开连接、消息订阅、取消、转发等操作)的关键组件，可轻松应对海量连接与百万级消息吞吐量。

2、常用到的MQTT Broker服务端有如下四种：

EMQX是一款开源的大规模分布式物联网MQTT服务器，能够以亚毫米级的延迟在一秒钟内处理百万级的MQTT消息。

Mosquitto是一款开源的MQTT服务器，体积小巧，即可运行在低功耗单板计算机上，也可部署在企业级服务器上，采用C语言编写，支持多种平台。

NanoMQ是一款位物联网边缘设计的轻量级MQTT服务器，以纯C语言编写，在独立的Broker环境中有较高性能，优势在于多平台的可移植性。

VerneMQ是采用Erlang/OTP开发的MQTT服务器，使用Apache2.0开源协议，支持将MQTT消息持久化到LevelDB中。

1、任何运行MQTT客户端库的应用与设备都是MQTT客户端(如：使用MQTT上报数据的各种传感器、使用MQTT进行通讯的程序应用、各种MQTT测试工具)
 

2、常用到的MQTT客户端有如下五种：

MQTTX是开源跨平台的MQTT5.0桌面客户端；

MQTTX Web是开源的MQTT5.0浏览器客户端，可直接在线使用；

MQTTX CLI是开源、功能强大、易用的MQTT5.0客户端工具；

NanoMQ是用于物联网边缘的超轻量MQTT服务器，也包含MQTT测试客户端与MQTT协议性能测试工具bench。

EasyMQTT仅适用于苹果设备的MQTT客户端；

单层通配符，用于单个主题层级匹配【使用单层通配符时，单层通配符必须占据整个层级】

+        有效

sensor/+        有效

sansor/+/temperature        有效

sansor+        无效（没有占据整个层级）

# 如客户端订阅了 sensor/+/temperature,则会接收到如下主题的消息：
sensor/1/temperature
sensor/2/temperature
sensor/3/temperature
...
sensor/n/temperature



# 但是不会匹配如下主题
sensor/temperature
sensor/bedroom/1/temperature

多层通配符，用于匹配主题中任意层级；表示它的父级和任意数量的子层级【使用多层通配符必须占据整个层级且必须是主题的最后一个字符】

#        有效

sensor/#        有效

sensor/bedroom#        无效（没有占据整个层级）

sensor/#/temperature        无效（不是主题的最后一个字符）

# 若客户端订阅主题 senser/#，则会收到以下主题的消息
sensor
sensor/bedroom
sensor/bedroom/1
sensor/bedroom/1/temperature

以$SYS/开头的主题为系统主题，主要用于获取MQTT Broker服务器自身的状态、消息统计、客户端上下线事件等数据

# 如EMQX Broker服务器的主题集群状态有：
$SYS/#                                  获取到系统的所有主题消息
$SYS/brokers                            EMQX集群节点列表
$SYS/brokers/emqx@127.0.0.1/version     EMQX 版本
$SYS/brokers/emqx@127.0.0.1/uptime      EMQX 运行时间
$SYS/brokers/emqx@127.0.0.1/datetime    EMQX 系统时间
$SYS/brokers/emqx@127.0.0.1/sysdescr    EMQX 系统信息

共享订阅，是多个订阅者之间实现负载均衡的订阅方式【原理是：在原有主题的基础上添加 $share 前缀即可为一组订阅端启用共享订阅】

#EMQX Broker服务器支持如下两种格式的共享订阅前缀

1、格式：$share/任意组名称/topic【若多个订阅者订阅该共享主题，
那么多个订阅者之间会实现负载均衡的订阅方式获取到消息】

 示例1：$share/g/test      前缀是：$share/g/    真实主题是：test
 示例2：$share/g/test/1    前缀是：$share/g/    真实主题是：test/1


2、格式：$share/任意组名称/topic【若多个订阅者订阅一个共享主题的组、
又有多个订阅者订阅另一个共享主题组，则共享主题组内的订阅者以负载均衡的方式接收消息，
而两个不同组名的共享主题组都会接收到同一个主题消息】

 示例1：$share/g1/test  有s1,s2,s3订阅该共享组  
  会有s1,s2,s3中任意一个接收到test主题消息

 示例1：$share/g2/test  有s4,s5订阅该共享组
  会有s4,s5中任意一个接收到test主题消息

注意：主题的通配符只能用于订阅，不能用于发布

消息【最多传递一次】如果客户端不可用，则丢失这条消息

（消息即发即弃，不需要等待确认，不需要存储重传，接收方永远不担心收到重复消息）

消息【至少传递一次】可以保证收到消息，但消息可能会重复

（为保证消息可达，Qos1加入了应答与重传机制，发送方只有在收到接收方的puback报文后，才会确认消息投递成功；在消息确认投递成功前，发送方都需要存储该publis报文以便重传）

消息【只传送一次】可以保证消息不丢失也不重复

（需要解决消息可达与重复问题，相应地带来了最复杂的交互流程与最高开销，没一次Qos2消息传递，都要求发送方与接收方进行至少两次请求/响应流程）