欢迎来到我们的MQTT 5基础教程系列的第7部分。在第6部分中，我们探讨了MQTT用户属性。在本文中，我们将深入探讨一个特别有趣的功能：共享订阅。

共享订阅是MQTT 5的核心功能，它允许多个MQTT客户端共享代理上的单个订阅。本质上，这个功能允许在多个客户端之间分发主题上的消息，从而改善了MQTT系统的负载均衡和容错性。

共享订阅：用v5填补MQTT的空白

MQTT 5经过精心设计，旨在弥合MQTT 3.1.1提供的功能与用户对物联网的期望之间的差距。通过集成备受期待的功能，如共享订阅、会话和消息到期间隔，MQTT 5有望在可预见的将来巩固MQTT作为物联网协议的地位。

MQTT共享订阅是如何工作的？

在标准的MQTT订阅中，每个订阅的客户端都可以获得发布到该主题的每条消息的副本。而使用共享订阅，共享同一个订阅的客户端会按顺序接收消息，这个过程有时被称为客户端负载均衡。单个主题的消息负载分布在所有订阅者之间。

MQTT客户端可以使用标准的MQTT机制订阅共享订阅。任何标准的MQTT客户端，例如Eclipse Paho，都可以在客户端上不需要任何修改的情况下参与其中。需要注意的是，共享订阅使用独特的主题语法进行订阅。

共享订阅使用以下主题结构：

$share/GROUPID/TOPIC

共享订阅由3部分组成：

  • 静态的共享订阅标识符（$share）
  • 组标识符
  • 实际的主题订阅（可能包括通配符）

通过一个具体的示例来说明这种订阅：
$share/my-shared-subscriber-group/myhome/groundfloor/+/temperature。

MQTT共享订阅在HiveMQ MQTT Broker中的工作原理如何？

共享订阅组可以在概念上被想象为一台虚拟的客户端，同时代表多个订阅者。HiveMQ会从组中选择一个订阅者，并将消息传递给该客户端。它通常使用轮询法来进行分发。以下图片演示了原理：

MQTT共享订阅 – MQTT 5要点第7部分-MQTT中文站

例如，HiveMQ部署中可能包含多个共享订阅组。这些组可以具有相同的订阅，但不同的组标识符。当发布者发布与特定主题匹配的消息时，每个组中都会选择一个唯一的客户端来接收消息。例如，以下情景是可能的：

MQTT共享订阅 – MQTT 5要点第7部分-MQTT中文站

在给定的情况下，我们有两个不同的组，每个组都包含两个在其共享订阅组中的订阅客户端。尽管这些组订阅相同的主题，但它们通过唯一的组标识符来区分。当发布者发出与特定主题相符的消息时，每个组中将选择一个客户端，仅选择一个客户端来接收消息。

MQTT 共享订阅使用案例

共享订阅有多种应用，特别是在高可扩展性的场景下。这些包括：

  • 无法处理订阅主题负载的 MQTT 客户端的客户端负载均衡。
  • 引入 MQTT 流的工作（后端）应用程序必须水平扩展。
  • 优化传入发布的订阅者节点位置，以减少 HiveMQ 群集内节点流量。
  • 传递语义使用 QoS 1 和 2，尽管没有必要对有序主题进行保证。
  • 解决由于消息速率较高而导致的可扩展性瓶颈的热门话题

如何使用MQTT进行共享订阅？

让您的客户端使用共享订阅是一个简单的过程。以下是使用MQTT CLI完成此操作的示例。给定的命令行执行代码允许两个MQTT客户端订阅相同的订阅组和主题：

执行了这些命令后，两个MQTT客户端现在都共享对“my-share-topic”（属于虚拟组“group1”的一部分）的订阅。在这种配置下，每个客户端分配了MQTT经纪上发布到主题“my-share-topic”的消息的一半。

mqtt sub -h broker.hivemq.com -t '$share/group1/my-share-topic' -i client1 -q 1

mqtt sub -h broker.hivemq.com -t '$share/group1/my-share-topic' -i client2 -q 1

请记住，MQTT客户端可以随时加入或离开订阅组。例如，如果第三个客户端决定加入该组，那么相关MQTT消息的分发将平均分配给所有三个客户端，每个客户端都将收到总量的三分之一。

使用共享订阅扩展MQTT订阅者

共享订阅为将后端系统与MQTT集成提供了一种简单的方法，特别是当无法使用HiveMQ的扩展系统或需要动态扩展时。使用共享订阅，您可以根据需要快速添加订阅者，以推送方式分发工作。

共享订阅对于扩展和负载平衡MQTT客户端非常有价值。此外，HiveMQ集群通过优化消息路由的内部优化，提供了额外的延迟和可扩展性优势。

结论

共享订阅提供了一种通过标准MQTT机制在各种MQTT订阅者之间分发消息的引人注目的方法。这个功能简化了实现MQTT客户端负载平衡的过程，无需对您的MQTT客户端进行任何专有的修改。这对于后端系统或可能迅速超出单个MQTT客户端的“热门主题”特别有益。

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