基于Http协议订阅发布系统设计
--物联网系统架构设计
1,订阅发布(subscriber-publisher)
订阅发布模式最典型的应用场景就是消息系统的设计。在消息系统的架构中，消息的发送者称作(publisher)，消息的接收者称作(subscriber)，参见wikipedia: Publish–subscribe pattern。整个消息系统的架构可以用如下图1来描述:
图1
由图1可知消息系统主要包括3个组件: 发布者，订阅者和消息代理(Broker)，而整个消息系统的核心即是Broker，而目前就业务能力而言Broker的实现难点主要在于它的吞吐量。拿手机消息推送举例，在当前的移动互联时代，就我们很常见的大多数app用户数基本都是百万级别以上（流行app基本是千万级别），这意味着Broker至少要能支持百万台设备的订阅，使用单台服务器做Broker显然不能解决问题。而在物联网时代，订阅者将不再只有手机，订阅者可以是任何电子设备，这种场景的级别将是手机数量的百倍。
2,Mqtt协议的发布订阅系统实现方案
2.1，Mqtt协议
根据官方的定义，mqtt协议即是machine-to-machine (M2M)的连接协议，该协议就是为发布订阅模式设计的非常轻量的消息传输协议。具体参见:http://mqtt.org/
从mqtt协议定义可知，该mqtt就是为发布订阅系统而设计，并且非常轻量。
2.2，实现方案
实现一套完整的发布订阅系统，主要就是两个组件(client和broker)一个协议规范(mqtt)。
目前流行的开源mqtt client实现是paho(http://eclipse.org/paho); 流行的开源mqtt broker实现包括 apache apollo 和 Eclipse Mosquitto(http://eclipse.org/mosquitto), mosquitto的优点是非常轻量，使用一台树莓派(或路由器)这样的小型设备足够服务一个家庭的设备连接。
2.3， 架构设计
发布订阅的服务系统架构非常简单，基本都遵照图1的基本架构模式。对于一个家庭的物联网应用，如果设备仅想要在局域网内访问，则broker只需要安装在(基于NanoPi或RasPi开发的)小型的设备中或者直接集成到路由器中。当然对于真正的物联网应用，我们还是希望设备可以通过互联网就可以管理和控制，所以很多broker实际应当在互联网服务器中。
2.4， Mqtt协议的订阅发布系统交互原理
首先引用一下开源项目paho提供的python版客户端执行订阅和发布动作的demo，代码非常简短
1 #susbscriber 2 import paho.mqtt.client as mqtt 3 4 # The callback for when the client receives a CONNACK response from the server. 5 def on_connect(client, userdata, rc): 6 client.subscribe("$SYS/#") 7 8 # The callback for when a PUBLISH message is received from the server. 9 def on_message(client, userdata, msg): 10 print(msg.topic+" "+str(msg.payload)) 11 12 client = mqtt.Client() 13 client.on_connect = on_connect 14 client.on_message = on_message 15 client.connect("iot.eclipse.org", 1883, 60) 16 17 # Blocking call that processes network traffic 18 client.loop_forever()