MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸）是ISO標(biāo)準(zhǔn)下基于發(fā)布/訂閱方式的輕量級(jí)消息協(xié)議，其通常應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等設(shè)備和應(yīng)用程序之間的通信。

MQTT協(xié)議由發(fā)布者/訂閱者，消息代理Broker兩部分組成，如圖1所示，發(fā)布者負(fù)責(zé)消息推送至Broker，Broker將消息推送至匹配的訂閱者。發(fā)布者（Publisher）：設(shè)備通過(guò)主題將消息發(fā)送給訂閱者。訂閱者（Subscriber）：作為終端設(shè)備，訂閱者通過(guò)主題從發(fā)布者處接收消息。消息代理（Broker）：服務(wù)器作為中央樞紐，負(fù)責(zé)發(fā)布者和訂閱者之間的組織級(jí)通信。
MQTT有兩個(gè)主要版本：v3 和 v5。這兩個(gè)版本原理基本相同，但它們之間存在一些關(guān)鍵的差異，下面將從以下幾個(gè)方面來(lái)介紹它們之間的區(qū)別。

01

協(xié)議格式

MQTT v5 新增了一個(gè) Property字段，這個(gè)字段使MQTT v5 可以支持更多的新特性。而在MQTT v3 中，MQTT沒(méi)有任何可以拓展的地方，限制了MQTT拓展功能的可能性。

02

主題別名

主題是MQTT中的核心概念，它用于標(biāo)識(shí)消息的內(nèi)容和意圖。在MQTT v3 中，主題只是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，其結(jié)構(gòu)是由一系列以斜杠分隔的單詞組成的。例如，一個(gè) MQTT v3 主題可以是 sensors/temperature/room1，其中sensors是頂級(jí)主題，temperature是其子主題，room1是子主題下的一個(gè)特定設(shè)備。

然而，在 MQTT v5 中，主題的結(jié)構(gòu)得到了擴(kuò)展，新增了一些更高級(jí)的功能。具體來(lái)說(shuō)，MQTT v5 引入了一個(gè)名為主題別名的新概念，它允許客戶端將主題字符串映射到預(yù)定義的主題 ID，從而減少網(wǎng)絡(luò)流量和消息大小。主題別名由客戶端和服務(wù)端各自維護(hù)，且生命周期和作用范圍僅限于當(dāng)前連接。

針對(duì)某個(gè)主題，首次發(fā)布時(shí)設(shè)置別名，之后就可以使用主題別名發(fā)布。這使得客戶端能夠在發(fā)送消息時(shí)只發(fā)送主題ID，而不必每次都發(fā)送完整的主題字符串。這對(duì)于 IoT 設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的環(huán)境來(lái)說(shuō)非常有用。

03

訂閱操作

MQTT v5 引入了一種名為共享訂閱的新訂閱類(lèi)型。可以通過(guò)其他標(biāo)志和過(guò)濾功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)更靈活的訂閱。如下圖所示，共享訂閱允許多個(gè)客戶端共享一個(gè)訂閱，并按照一定規(guī)則進(jìn)行分配。這種訂閱類(lèi)型對(duì)于訂閱高負(fù)載主題非常有用，因?yàn)樗梢云胶庥嗛喺?qǐng)求，減輕單個(gè)客戶端的負(fù)載壓力。

另外MQTT v5 增加了訂閱選項(xiàng)的概念，可以指定訂閱選項(xiàng)，例如QoS等級(jí)、Retain As Publish、Retain Handling、消息的生命周期等，來(lái)對(duì)訂閱行為進(jìn)行更加精細(xì)地控制。

04

遺囑消息

遺囑消息是MQTT為那些可能出現(xiàn)意外斷線的設(shè)備提供的將遺囑優(yōu)雅地發(fā)送給第三方的能力。在 CONNECT 報(bào)文的 Payload 中，部分字段發(fā)生了變化，其中Will Message（遺囑消息）變成了Will Payload（遺囑載荷）。

Will Properties（遺囑屬性）是MQTT v5新增的一個(gè)字段，不同類(lèi)型的報(bào)文有著不同的屬性，例如CONNECT報(bào)文有最大報(bào)文長(zhǎng)度、會(huì)話過(guò)期間隔等屬性，SUBSCRIBE報(bào)文則有訂閱標(biāo)識(shí)符等屬性。而且MQTT v5較v3相比，遺囑消息的內(nèi)容變得更加靈活，可以包含任何主題和任何消息內(nèi)容。

05

錯(cuò)誤處理

MQTT v5支持更加詳細(xì)的錯(cuò)誤處理機(jī)制，可以通過(guò)錯(cuò)誤碼和錯(cuò)誤原因來(lái)定位和解決問(wèn)題。同時(shí)，MQTT v5還引入了一個(gè)新的控制報(bào)文——Disconnect報(bào)文，可以幫助客戶端和服務(wù)器更好地處理錯(cuò)誤情況。

06

流量控制

MQTT v5 在 v3 版本基礎(chǔ)上引入了一些新的機(jī)制用于流量控制，為了更好地控制消息的傳輸和處理，避免因?yàn)橄鬏斔俣冗^(guò)快導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)擁塞和負(fù)載過(guò)高。
最大報(bào)文大小限制（Maximum Packet Size）：MQTT v5 允許客戶端和服務(wù)端在握手時(shí)協(xié)商最大報(bào)文大小。如下圖所示，這個(gè)最大報(bào)文大小限制可以用于控制客戶端和服務(wù)端之間傳輸?shù)淖畲笙⒋笮。乐挂驗(yàn)閭鬏數(shù)南⑦^(guò)大導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞和負(fù)載過(guò)高。

消息隊(duì)列（Message Queue）：當(dāng)服務(wù)端發(fā)送的消息超出了客戶端處理的速度時(shí)，服務(wù)端可以將消息存儲(chǔ)到消息隊(duì)列中，等待客戶端處理。MQTT v5 定義了消息隊(duì)列的隊(duì)列大小和超時(shí)時(shí)間，以控制消息隊(duì)列的大小和生命周期。

07

性能效率

MQTT v5 相對(duì)于 MQTT v3 來(lái)說(shuō)，可以更好地處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸，提高了通信的效率和性能。例如MQTT v5 支持批量發(fā)布（Batch Publish）和預(yù)取（Message Prefetch）等功能，可以大大減少M(fèi)QTT通信時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)。

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總之，相比于MQTT v3，MQTT v5 具有更多的新功能和安全性。但是，需要注意的是，MQTT v5 增加了很多新的功能和概念，因此在使用MQTT v5時(shí)，需要對(duì)MQTT協(xié)議的新特性進(jìn)行深入的了解，以便可以更好地使用這個(gè)新協(xié)議來(lái)構(gòu)建可靠的應(yīng)用程序。