MQTT核心概念

发布订阅

MQTT 基于发布订阅模式，它解耦了消息的发送方（发布者）和接收方（订阅者），引入了一个中间代理的角色来完成消息的路由和分发。

发布者和订阅者不需要知道彼此的存在，他们之间唯一的联系就是对消息的一致约定，例如消息将使用什么主题、消息将包含哪些字段等等。这让 MQTT 的通信更加灵活，因为我们可以随时动态地增加或减少订阅者和发布者。

通过发布订阅，我们可以轻易地实现消息的广播、组播和单播。

关于 MQTT 发布订阅模式的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 发布订阅模式介绍MQTT核心概念 - 图1 (opens new window)。

服务端

在发布消息的客户端和订阅的客户端之间充当中介，将所有接收到的消息转发到匹配的订阅客户端。所以有时我们也会直接将服务端称为 Broker。

客户端

使用 MQTT 协议连接到 MQTT 服务端的设备或应用程序。它既可以是发布者，也可以是订阅者，也可以具备这两种身份。

主题

主题被用来标识和区分不同的消息，它是 MQTT 消息路由的基础。发布者可以在发布时指定消息的主题，订阅者则可以选择订阅自己感兴趣的主题来接收相关的消息。

通配符

订阅者可以在订阅的主题中使用通配符来达到一次订阅多个主题的目的。MQTT 提供了单层通配符和多层通配符两种主题通配符，以满足不同的订阅需要。

关于 MQTT 主题和通配符的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 主题与通配符MQTT核心概念 - 图2 (opens new window)。

QoS

MQTT 定义了三种 QoS 等级，来分别提供不同的消息可靠性保证。每条消息都可以在发布时独立设置自己的 QoS。QoS 0 最多交付一次，消息可能丢失；QoS 1 至少交付一次，消息可以保证到达，但是可能重复；QoS 2 只交付一次，消息保证到达，并且不会重复。QoS 越大，消息的传输复杂程度也越高，我们需要根据实际场景来选择合适的 QoS。

关于 MQTT QoS 的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 MQTT QoS 0, 1, 2 介绍MQTT核心概念 - 图3 (opens new window)。

会话

QoS 只是设计了消息可靠到达的理论机制，而会话则确保了 QoS 1、2 的协议流程得以真正实现。

会话是客户端与服务端之间的有状态交互，它可以仅持续和网络连接一样长的时间，也可以跨越多个网络连接存在，我们通常将后者称为持久会话。我们可以选择让连接从已存在的会话中恢复，也可以选择从一个全新的会话开始。

关于 MQTT 会话的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 MQTT 会话MQTT核心概念 - 图4 (opens new window)。

保留消息

与普通消息不同，保留消息可以保留在 MQTT 服务器中。任何新的订阅者订阅与该保留消息中的主题匹配的主题时，都会立即接收到该消息，即使这个消息是在它们订阅主题之前发布的。

这使订阅者在上线后可以立即获得数据更新，而不必等待发布者再次发布消息。在某种程度上，我们可以把保留消息当作是一个消息 “云盘” 来使用：随时上传消息到 “云盘”，然后在任意时刻从 “云盘” 获取消息。当然，这个 “云盘” 还有一个主题下只能存储一条最新的保留消息的限制。

关于 MQTT 保留消息的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 保留消息MQTT核心概念 - 图5 (opens new window)。

遗嘱消息

发布订阅模式的特性决定了，除了服务器以外没有客户端能够感知到某个客户端从通信网络中离开。而遗嘱消息则为连接意外断开的客户端提供了向其他客户端发出通知的能力。

客户端可以在连接时向服务器设置自己的遗嘱消息，服务器将在客户端异常断开后立即或延迟一段时间后发布这个遗嘱消息。而订阅了对应遗嘱主题的客户端，将收到这个遗嘱消息，并且采取相应的措施，例如更新该客户端的在线状态等等。

关于 MQTT 遗嘱消息的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 遗嘱消息MQTT核心概念 - 图6 (opens new window)。

共享订阅

默认情况下，消息会被转发给所有匹配的订阅者。但有时，我们可能希望多个客户端协同处理接收到的消息，以便以水平扩展的方式来提高负载能力。又或者，我们希望为客户端增加一个备份客户端，当主客户端离线时，能够无缝切换到备份客户端继续接收消息，以确保高可用性。。

而 MQTT 的共享订阅特性，则提供了这一能力。我们可以将客户端划分为多个订阅组，消息仍然会被转发给所有订阅组，但每个订阅组内每次只会有一个客户端收到消息。

关于 MQTT 共享订阅的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 共享订阅MQTT核心概念 - 图7 (opens new window)。

$SYS 主题

以 $SYS/ 为前缀的主题被保留给服务器用来发布一些特定的消息，比如服务器的运行时间、客户端的上下线事件通知、当前连接的客户端数量等等。我们一般将这些主题称为系统主题，客户端可以订阅这些系统主题来获取服务器的有关信息。

关于 MQTT 系统主题的更多介绍，我们可以参考 MQTT 系列博客中的 MQTT 主题与通配符MQTT核心概念 - 图8 (opens new window)。