Схема топиков для дома: четыре уровня и цена решётки

Уличный датчик освещённости я вписал в дом за десять минут — а потом полвечера чинил дашборды, потому что топик уехал от схемы: street/lux вместо home/street/lux/state. Схема топиков живёт дольше любого скетча: код правится за минуту, а имена остаются в базе, в панелях, в автоматизациях и в моей памяти на годы.

К третьему году дома у меня сложилась схема из четырёх уровней: корень, зона, устройство, действие. Она отвечает на все вопросы, которые я задаю дому масками, и режется правами доступа ровно по границам уровней. Отдельной платой за неё стал опыт с решёткой: дашборд с подпиской home/# получал всё подряд — от телеметрии теплицы до команд шторам, и это я заметил не сразу.

Здесь разбираю роли уровней и словарь действий, цену решётки — не только для батарейки, но и для брокера — и тот честный случай, когда плоские имена лучше любой иерархии.

Корень — граница дома. home перед первым слэшем отделяет ваши топики от служебных вроде $SYS и от чужих веток, если брокер один на несколько проектов. Вторая работа корня — версия схемы: когда доедете до большого переименования, ветка home2 даст переходный период, о котором ниже. Зона — где стоит устройство: kitchen, garage, street, greenhouse. Комнатой её называть узко: улица и теплица — не комнаты, а вопросы к дому задают одинаково.

Устройство — тип с номером экземпляра: thermo-1, light-2, curtain. Номер заводится с первого дня, даже когда устройство одно: второй экземпляр приходит внезапно, в момент, когда вы приносите из коробки второй датчик. Действие — последний уровень со словарём из четырёх слов: set — сюда пишут приказы, state — сюда устройство публикует факт, err — сбои и причины, avail — на связи или нет. Для датчиков действие заменяет метрика: home/street/lux/state или home/kitchen/thermo-1/temp — обе записи честные, главное, чтобы глубина была ровной у всех.

Плата за ровную глубина — предсказуемые маски: home/+/+/state читается как вопрос «факты всех исполнителей», home/+/+/temp — «все термометры». Правила имён внутри уровней — строчные буквы, дефисы, без ведущих слэшей — мы вырабатывали в уроке про структуру топиков, а семантику плюс и решётки — в уроке про wildcard-подписки; здесь же вопрос другой: что лежит на каждом уровне и зачем.

Словарь действий — единственная часть схемы, которую стоит проверять кодом. Функция публикации в скетче ниже принимает действие текстом и сверяет его со словарём: опечатка errr не рождает топик-призрак, а печатает строку в журнал. Топик собирается из констант по частям — ровно так, как лежит в схеме, — и никакого дублирования имени в трёх местах кода.

Второй довод проверять слова кодом: имя топика едет в каждом пакете, и посчитанная в уроке про публикацию по millis арифметика повторов имени в сутки работает в обе стороны — против длинных имён и против опечаток, которые дробят один ряд на два.

Теперь цена решётки — не для батарейки, об этом был урок про wildcard-подписки, а для брокера и для всех вокруг. Каждая публикация сопоставляется со всей таблицей подписок; клиент с маской home/# получает копию каждого сообщения ветки. Восемь клиентов с решёткой — восемь копий всего домового трафика, и это трафик внутри одного роутера: процессор и память брокера на малине, пропускная способность Wi-Fi и время жизни батарейных узлов платят вместе.

Второй счёт приносит retain: брокер хранит последнее сообщение по каждому топику и раздаёт все накопленные значения каждому новому подписчику решётки при подключении. Дашборд, подписавшийся на home/# после полугода работы дома, получает разом несколько сотен retained-сообщений — и дальше тащит копию каждой публикации. Третий довод — гигиена кода: в callback исполнителя решётка приносит чужие команды, которые он не ждал; узкая маска оставляет мусор на брокере, мы об этом уже говорили.

И вот зачем схеме ровные уровни с ролями: под них режутся права. Пользователь curtain в ACL брокера получает write на home/garage/curtain/# и read на home/garage/curtain/set — одной строкой, без исключений; конфиг и грабли password_file разбирались в уроке про пароли и ACL. Схема, которая не режется на ветки, превращает права в список исключений — а список исключений в безопасности не работает.

Считать цену удобно по журналу, а не по ощущениям. mosquitto_sub -v у подписчика решётки печатает и топик, и payload: за ночь на моей малине счётчик строк уходил в десятки тысяч, из которых делу служили сотни — остальное была телеметрия, до которой дашборду нет дела. Встроенный брокер на малине такое переживает, а плата на ESP8266 с той же решёткой — нет: каждый чужой пакет будит Wi-Fi и процессор, и это уже цена из урока про wildcard. Ровная глубина и узкие маски — та же гигиена, что и словарь действий: расходы держат в цифрах, а не в ощущениях.

Квартира с тремя устройствами и одной панелью — это не система, а горстка розеток с мнениями. Плоские топики lamp-bedroom, temp-office и valve-hot живут годами без всякой иерархии: масок никто не задаёт, вопросов к дому нет — ветвить нечего. Плоский топик с JSON внутри — тот же API, разбор документа мы собирали в уроке про JSON-payload; разница только в том, где лежит структура.

На форумах за это спорят двумя лагерями: одни советуют ветку на каждого владельца и решётку для выборок, другие — плоские имена с префиксом, потому что их проще переименовывать и фильтровать на стороне клиента. Оба лагеря правы в своих условиях: ветка выигрывает, когда есть вопросы-маски и права по веткам; плоские имена — когда подписчиков один-два и фильтрация всё равно живёт в коде.

Моя граница применимости простая: появился второй подписчик, второй владелец или хоть одна строка в ACL — стройте дерево, с первого устройства и с ровной глубиной. До этого момента иерархия — это архитектура будущего в настоящем, где нечего переименовывать и некому задавать вопросы. Тестовый стенд на столе пусть живёт плоско: три топика с именами комнат в нём честнее любой схемы.

Три вопроса к дому перед каждой новой прошивкой. Первый: собирает ли одна маска всех исполнителей и все показания одного типа? Второй: отличает ли схема приказ от факта — set от state? Третий: можно ли одной строкой ACL вырезать новое устройство из дома? Если хоть один ответ «нет», дешевле поправить схему до прошивки, чем после.

Последний уровень — set — это дверь, в которую пишет человек: с телефона, из консоли брокера, одной строкой mosquitto_pub. А вместе с приказом человек хочет передать аргумент: яркость, минуты, номер. Разбор такого payload — глагол до пробела, число после — и есть тема следующего урока.