Last Will и retain: как подписчик узнаёт, что плата умерла

Панель в доме вторые сутки рисовала зелёный индикатор «теплица online», хотя плата в теплице остыла ещё в субботу — перегорел блок питания. Никто не соврал намеренно: панель показывает то, что лежит у брокера, а брокер не читает мысли. В MQTT у смерти устройства есть протокол: клиент при подключении оставляет брокеру завещание — Last Will — и брокер произносит его за плату, когда та перестаёт отвечать. Здесь разбираю механику: кто и когда раздаёт волю, что именно прилетает подписчику и зачем завещанию retain-флаг — без него панель, открытая через час после аварии, видит бодрое «online» из прошлого. Как вписать волю в параметры connect() и привязать её к светодиоду, показано в уроке про Last Will; я не пересказываю его второй раз, а спускаюсь на уровень ниже — внутрь брокера.

Три состояния узла держите в голове как три разные вещи. Честное «online» — плата жива и подтверждает это пульсом и retained-записью. Честное «offline» — брокер раздал завещание, панель покраснела. Нечестное — «online», который лежит в архиве брокера после смерти платы и выдаёт себя свежим каждому новому подписчику. Весь этот урок — про то, как убрать третий случай, и почему без willRetain он не убирается никогда: механика раздачи воли и память брокера о последнем значении разнесены по разным углам протокола.

Завещание — обычный топик и payload, которые клиент записывает в пакете CONNECT: «если я отвалюсь без прощания, опубликуй за меня home/greenhouse/status со значением offline». Сам клиент волю никогда не шлёт — она лежит у брокера в памяти подключения и ждёт часа. Час наступает при обрыве без прощания: питание выдернули, Wi-Fi пропал, роутер перезагрузился. А вот чистый client.disconnect() работает наоборот — пакет DISCONNECT брокер читает как вежливое прощание и аннулирует волю. Отсюда практический вывод для плат, которые уходят в сон сами: перед disconnect публикуйте offline руками, завещание за вас никто не произнесёт.

Как быстро брокер замечает смерть, решает keepalive. PubSubClient ставит 15 секунд по умолчанию, брокер прощает полторы величины: при дефолте брокер признаёт плату умершей примерно через 22 секунды тишины. Механику пинга PINGREQ и цену длинного интервала я разбирать не буду — это сделано в уроке про keepalive, здесь важна другая цифра: между физической смертью платы и её юридической смертью у брокера живёт окно в двадцать с лишним секунд. К этому окну мы вернёмся — оно кусается.

Одна строка про настройку, чтобы вы не теряли вечер: setKeepAlive() в PubSubClient можно звать только до connect(), на подключённом клиенте новое значение молча игнорируется. Я ставлю его сразу после setServer, до всяких подключений, — тогда порядок вызовов не зависит от версии библиотеки. Пока соединение живо, воля числится за clientid: переподключение той же платы перезаписывает её, а разрыв прошлого подключения должен бы её разослать — на этой тонкости ловятся те, кто гоняет тестовые платы с одним именем. И помните: воля уходит и когда брокер сам отключает клиента — за конфликт имён или переполнение очереди, так что красная панель не всегда означает севшую плату.

Подписчику прилетает самый обычный PUBLISH: топик воли, ваш payload, стандартная обвязка. В пакете нет ни флага «это завещание», ни имени умершего — подписчик не отличит волю от живого сообщения и не должен: вся драма разыграна на стороне брокера. Отсюда два правила оформления. Первое: payload воли обязан быть однозначным — «offline», а не пустая строка и не «0», который график температуры честно нарисует нулём градусов. Второе: под статус выделите собственный топик рядом с температурой — home/greenhouse/status против home/greenhouse/temp, — чтобы панели подписывались на здоровье узла отдельно и не путали его с показаниями. Схему дом-комната-назначение я раскладывал в уроке про структуру топиков. У воли есть и собственный QoS — пятый аргумент connect(), и ноль там обычно честная сделка: подписчики статуса живут в той же сети и читают всё вживую. Первый уровень имеет смысл, когда статус обязан доехать до панели через злой LTE-стык, где подтверждения теряются чаще самих сообщений. Запомните простое: воля едет к подписчикам как обычный publish — какие гарантии заложили при connect, такие и получите.

Retain превращает брокера из почтамта в архив: publish с retain=1 просит брокера запомнить последнее сообщение топика и отдавать его каждому новому подписчику сразу в подтверждении подписки, не дожидаясь следующей публикации. Хранится одно значение на топик, не история: свежий retain затирает старый. Как этим заводить показания и что это даёт дашборду после рестарта, рассказано в уроке про retained-статус — мне же интересна связка с завещанием. Воля тоже может быть retained: шестой аргумент connect() — willRetain — просит брокера не только разослать «offline» текущим подписчикам, но и оставить его лежать на топике.

Разница заметна не в момент смерти, а позже. Без willRetain панель, открытая через час после аварии, подписывается и получает тишину: воля разлетелась тем, кто был подключён тогда, а для новых брокер ничего не хранит. С willRetain = 1 тот же подписчик вытягивает «offline» в первой же секунде — индикатор честно красный, хоть питание сгорело час назад. Для любого индикатора связи эта связка — не украшение, а основа; готовый трёхцветный узел собран в уроке про offline-индикатор. Отдельный бонус: retained-воля переживает перезапуск брокера, если тот хранит retain на диске, — Mosquitto с включённым persistence делает именно это.

Теперь обещанное окно незнания. Смерть физическая и юридическая разнесены на полторы величины keepalive: пока брокер досчитывает окно, он уверен, что клиент жив, retained «online» лежит на месте, воля не разослана. Панель, подключившаяся в этот промежуток, вытягивает старое «online» и рисует зелёный при уже остывшей плате. При дефолтных 15 секундах окно — до 22 секунд, терпимо. У меня был батареечный узел с keepalive 300: там окно растягивалось на семь с половиной минут, и зелёная точка врала ровно столько после каждого сбоя питания.

Лечится на стороне панели, а не протокола. Публикуйте вместе со статусом метку времени — unixtime с NTP или хотя бы uptime платы — и научите панель считать сообщение старше пары минут подозрительным, каким бы бодрым оно ни выглядело. Вторая скоба: держите keepalive в разумных 15-60 секундах, пока узел не на батарейке, — окно сжимается пропорционально. Личное правило, к которому я пришёл через тот батареечный узел: я не верю «online», которого нет в последних двух минутах. Метку времени беру с NTP раз в сутки и храню в RTC-модуле — пара копеек железа, и панель перестаёт зависеть от честности брокера.