EMQX Enterprise

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Subscription Filters ​

EMQX 6.2で導入されたSubscription Filter機能は、MQTT 5.0のパブリッシュ／サブスクライブモデルを拡張し、サブスクリプションレベルでのコンテンツベースのフィルタリングを可能にします。これにより、クライアントはトピックフィルターと追加のフィルター式の両方に一致するメッセージのサブセットのみを受信でき、不必要なメッセージ配信やネットワークのオーバーヘッドを削減できます。

本ページでは、EMQXにおけるSubscription Filtersの設計動機、主要概念、フィルター式の構文、動作セマンティクス、実際のユースケースまでを包括的に解説します。

Subscription Filterとは何か？ ​

Subscription Filterは、MQTTサブスクリプションに付加されるオプションのフィルター条件です。パブリッシュされたメッセージがサブスクリプションのトピックフィルターに一致した場合、EMQXはメッセージのMQTT 5.0 User Propertiesに対してフィルター式を評価します。トピックフィルターとフィルター式の両方を満たしたメッセージのみがサブスクライバーに配信されます。

標準のMQTTルーティングでは、トピックに一致したすべてのメッセージがサブスクライバーに転送されます：

Publisher --> Topic -- (Filter) --> Subscription --> Subscriber

Subscription Filtersはメッセージルーティング経路に第2のフィルタリング段階を導入します：

Publisher --> Topic -- (Filter) --> Subscription -- (Filter) --> Subscriber

この2段階のフィルタリングにより、トピックベースとコンテンツベースの両方のフィルタリングが可能となり、クライアントは受信したいメッセージを正確に指定できます。

なぜSubscription Filtersを使うのか？ ​

標準のMQTT 5.0サブスクリプションはトピック一致のみに基づいてメッセージをルーティングします。マッチするトピックにパブリッシュされたすべてのメッセージが、メッセージ内容に関わらずすべてのサブスクライバーに配信されます。以下のようなシナリオでは制約となることがあります：

  • サブスクライバーが特定の地域、デバイスグループ、カテゴリのメッセージのみを受信したい場合
  • 高頻度のトピックに混在するデータを異なるコンシューマーが独立して分割して処理したい場合
  • すべてのメッセージをクライアントに配信するとネットワーク使用量や処理負荷が不必要に増加する場合

Subscription Filtersは、サブスクリプション時に正確でコンテンツ認識型の配信ルールを宣言できることで、これらの制約を解決します。パブリッシャーやトピック構造、データ次元ごとの別トピックの変更は不要です。

主要概念 ​

  • トピックフィルター：サブスクリプションの標準MQTTトピックフィルター部分（?より前の部分）。どのメッセージがルーティング段階に入るかを決定します。

  • フィルター式：コンテンツベースのフィルター条件（?より後の部分）。トピックフィルターを通過した各メッセージのMQTT 5.0 User Propertiesに対して評価されます。

  • User Properties：MQTT 5.0メッセージに付随するキー・バリュー形式のメタデータ。パブリッシャーはlocationやdevice_type、regionなどの追加情報を含め、サブスクライバーがフィルタリングに利用できます。

  • 2段階配信：トピックフィルターの評価に続き、フィルター式の評価を行い、両方を満たした場合にメッセージをサブスクライバーに配信する仕組み。

  • フィルターなしサブスクリプション：?区切りがないサブスクリプション。標準MQTTサブスクリプションとして扱われ、トピックに一致するすべてのメッセージが配信されます。

Subscription Filtersの動作 ​

Subscription FiltersはMQTT 5.0のUser Propertiesをフィルタリング対象とします。クライアントがメッセージをパブリッシュする際、User Propertiesヘッダーにキー・バリューのペアを含めることができます。EMQXは各フィルター式をこれらのキー・バリューに対して評価し、一致した場合のみメッセージを配信します。

Subscription Filtersはデフォルトで無効化されています。有効化手順はSubscription Filtersの使い始めをご参照ください。

フィルター構文 ​

Subscription Filterはトピックフィルターの後に?を区切り文字として付加します：

<topic-filter>?<filter-expression>
コンポーネント説明
<topic-filter>標準MQTTトピックフィルター（例：sensor/+/temperature、home/#）
?トピックフィルターとフィルター式を区切るデリミタ
<filter-expression>メッセージのUser Propertiesに対して評価されるキー・バリュー形式のフィルター条件

フィルター式の形式 ​

フィルター式は等価比較や大小比較演算子をサポートします。複数条件は&（論理AND）で結合します：

key1=value1&key2>value2
要素説明
keyパブリッシュされたメッセージのUser Propertyキー名
=等価比較（キーの値が指定文字列と等しいこと）
>数値比較（キーの値が指定数値より大きいこと）
>=数値比較（キーの値が指定数値以上であること）
<数値比較（キーの値が指定数値より小さいこと）
<=数値比較（キーの値が指定数値以下であること）
&複数条件の結合。すべての条件が真の場合にメッセージが配信される

フィルター式は大文字・小文字を区別します。指定されたキーがメッセージのUser Propertiesに存在しない場合、そのメッセージはフィルタリングされ配信されません。

TIP

Subscription FiltersはMQTT 5.0クライアントのみに適用されます。MQTT 3.1.1クライアントが?を含むトピック文字列でサブスクライブした場合、その文字列全体がリテラルトピックフィルターとして扱われます。

動作セマンティクス ​

  • EMQXは、トピックフィルターが一致し、かつフィルター式がtrueと評価された場合にのみメッセージをサブスクライバーに配信します。
  • フィルター式がメッセージのUser Propertiesに存在しないキーを参照している場合、そのメッセージは当該サブスクライバーに配信されません。
  • 各サブスクリプションのフィルター式は独立して評価されます。あるサブスクライバーにメッセージが配信されるかどうかは、同じトピックの他のサブスクライバーへの配信には影響しません。
  • ?区切りのないサブスクリプションは標準のMQTTサブスクリプションと同様に動作します。
  • フィルター式の評価はサーバー側で行われ、クライアントはフィルタリングロジックを担いません。

フィルター式の例 ​

以下は一般的なサブスクリプションパターンの例です：

サブスクリプション文字列意味
sensor/+/temperature?location=roomAUser Propertiesにlocation=roomAを含む温度メッセージを受信
sensor/+/temperature?value>25value User Propertyが25より大きい温度メッセージを受信
sensor/+/temperature?location=roomA&unit=celsiuslocation=roomAかつunit=celsiusの両方を満たす温度メッセージを受信
home/lights/#標準サブスクリプション。マッチするトピックのすべてのメッセージを受信

パブリッシャー側 ​

パブリッシャーはsensor/1/temperatureに以下のUser Propertiesを付与してメッセージを送信します：

json
{
  "location": "roomA",
  "unit": "celsius"
}

サブスクライバー側 ​

サブスクリプション配信されるか？理由
sensor/+/temperature?location=roomAはいlocation=roomAが一致
sensor/+/temperature?location=roomBいいえlocationの値が一致しない
sensor/+/temperature?location=roomA&unit=celsiusはい両条件が一致
sensor/+/temperature?location=roomA&unit=fahrenheitいいえunitの値が一致しない
sensor/+/temperatureはいフィルター式なしの標準サブスクリプション

認可に関する考慮事項 ​

認可が有効な場合、EMQXは設定されたルールに基づきサブスクリプショントピックを検証します。認可に使用されるトピックはベーストピックフィルター（?区切りより前の部分）です。フィルター式は認可評価前に取り除かれます。

例えば、sensor/+/temperature?location=roomAにサブスクライブするクライアントはsensor/+/temperatureに対して認可されている必要があります。Subscription Filtersで使用するベーストピックパターンを認可ルールに反映してください。

関連機能リファレンス ​

Subscription FiltersはEMQXの他のメッセージング機能と補完関係にあります：

  • 共有サブスクリプション：サブスクライバーグループ間でメッセージを分散しロードバランシングを実現。コンテンツベースのフィルタリングはサポートしません。
  • 保持メッセージ：トピックごとの最新メッセージを保存し、新規サブスクライバーに配信。保持メッセージの配信はSubscription Filter式の影響を受けません。
  • トピック書き換え：ルーティング前にトピック文字列を書き換え。トピック書き換えルールはSubscription Filter評価前に適用されます。
  • ワイルドカードサブスクリプション：+や#のワイルドカードで複数トピックにマッチ。ワイルドカードトピックフィルターはSubscription Filtersと組み合わせ可能です。
  • メッセージキュー：永続化ストレージと設定可能なディスパッチ戦略を備えた耐久性のある非同期メッセージキューを提供します。

次のステップ ​

Subscription Filterの概念を理解したら、実際の利用方法を確認しましょう：

  • Subscription Filtersの使い始め：機能の有効化方法と、MQTTX CLIを使ったフィルター動作のエンドツーエンド検証をステップバイステップで解説します。