MQTT প্রোটোকল

১ · কেন পাবলিশ-সাবস্ক্রাইব

MQTTMessage Queuing Telemetry Transportএকটি হালকা-ওজনের পাবলিশ-সাবস্ক্রাইব মেসেজিং প্রোটোকল, মূলত সীমিত ব্যান্ডউইথ ও অস্থির নেটওয়ার্কের জন্য ডিজাইন করা — IoT-তে সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত অ্যাপ্লিকেশন প্রোটোকল। হলো একটি হালকা-ওজনের মেসেজিং প্রোটোকল যা পাবলিশ-সাবস্ক্রাইবPublish/Subscribeপ্রেরক (পাবলিশার) ও প্রাপক (সাবস্ক্রাইবার) সরাসরি একে অপরকে চেনে না — উভয়ে শুধু একটি মধ্যস্থতাকারী ব্রোকারের সাথে কথা বলে। মডেল অনুসরণ করে। ধরুন একটি তাপমাত্রা সেন্সর সরাসরি একটি ড্যাশবোর্ড অ্যাপকে ডেটা পাঠাতে চাইলে, সেন্সরটিকে ড্যাশবোর্ডের ঠিকানা, সংযোগ-স্ট্যাটাস ইত্যাদি সবকিছু জানতে হতো — এবং নতুন কোনো অ্যাপ যোগ হলে সেন্সরের কোড বদলাতে হতো। MQTT-তে সেন্সরটি শুধু একটি ব্রোকারBrokerএকটি কেন্দ্রীয় সার্ভার যা সব পাবলিশার ও সাবস্ক্রাইবারের মধ্যে বার্তা রাউট করে — বাস্তব উদাহরণ: Mosquitto (ওপেন-সোর্স MQTT ব্রোকার)।-কে একটি টপিকTopicএকটি স্ট্রিং যা স্ল্যাশ (/) দিয়ে হায়ারার্কিক্যাল লেভেলে ভাগ করা — যেমন home/bed1/temperature। পাবলিশার একটি নির্দিষ্ট টপিকে বার্তা পাঠায়, সাবস্ক্রাইবাররা টপিক ফিল্টার দিয়ে সাবস্ক্রাইব করে।-এ বার্তা পাঠায় (পাবলিশ করে) — কে সেই বার্তা পাবে তা নিয়ে সেন্সরের কোনো ধারণাই থাকে না। যেকোনো সংখ্যক ক্লায়েন্ট সেই টপিকে সাবস্ক্রাইব করে বার্তা পেতে পারে, একেবারে নতুন কোড ছাড়াই। MQTT সাধারণত একটি একক, পার্সিস্টেন্ট TCP কানেকশনের ওপর চলে (ডিফল্ট পোর্ট ১৮৮৩, TLS-সহ ৮৮৮৩) — TCP/IP-এর সাধারণ মেকানিজম Computer Networks কোর্সে কভার করা হয়েছে, এই কোর্স সরাসরি IoT-স্পেসিফিক অ্যাপ্লিকেশন-লেয়ারে যাচ্ছে।

২ · টপিক হায়ারার্কি ও ওয়াইল্ডকার্ড

একটি টপিক আসলে / দিয়ে ভাগ করা লেভেলের একটি ক্রম, যেমন home/bed1/temperature-এ তিনটি লেভেল: home, bed1, temperature। সাবস্ক্রাইব করার সময় একটি ক্লায়েন্ট একটি সুনির্দিষ্ট টপিকের বদলে একটি টপিক ফিল্টার দিতে পারে, যেখানে দুই ধরনের ওয়াইল্ডকার্ড ব্যবহার করা যায়:

• + — সিঙ্গেল-লেভেল ওয়াইল্ডকার্ড: ঠিক একটি লেভেলের যেকোনো মান ম্যাচ করে। যেমন home/+/temperature, home/bed1/temperature-এর সাথে ম্যাচ করবে, কিন্তু home/bed1/sensor/temperature-এর সাথে করবে না (কারণ সেখানে অতিরিক্ত একটি লেভেল আছে)।
• # — মাল্টি-লেভেল ওয়াইল্ডকার্ড: নিজের অবস্থান থেকে বাকি যত লেভেল থাকুক না কেন, সব ম্যাচ করে (এবং শুধু ফিল্টারের একদম শেষে বসতে পারে)। যেমন home/#, home/bed1/temperature এবং home/bed1/sensor/temperature — দুটোই ম্যাচ করবে।

৩ · একটি সত্যিকারের MQTT ব্রোকার সিমুলেশন

এই সাইটের স্যান্ডবক্সে বাস্তব নেটওয়ার্ক অ্যাক্সেস নেই, তাই নিচে একটি সম্পূর্ণ ইন-মেমরি MqttBroker ক্লাস লেখা হয়েছে যা subscribe() ও publish() মেথডসহ, ওয়াইল্ডকার্ড ম্যাচিং লজিক জেনুইনভাবে গণনা করে — প্রতিটি রাউটিং সিদ্ধান্ত সত্যিই কোডের ভেতর থেকে আসছে, কোথাও হার্ডকোড করা ফলাফল নেই।

class MqttBroker:
    """একটি সরলীকৃত ইন-মেমরি MQTT ব্রোকার -- বাস্তব Mosquitto-এর মতো
    pub/sub রাউটিং লজিকের একটি জেনুইন সিমুলেশন।"""

    def __init__(self):
        self.subscriptions = []  # [(client_id, topic_filter), ...]

    def subscribe(self, client_id, topic_filter):
        self.subscriptions.append((client_id, topic_filter))

    @staticmethod
    def topic_matches(topic_filter, topic):
        # টপিক ও ফিল্টার উভয়কে '/' দিয়ে লেভেলে ভাগ করা হচ্ছে
        filter_levels = topic_filter.split("/")
        topic_levels = topic.split("/")

        i = 0
        while i < len(filter_levels):
            level = filter_levels[i]
            if level == "#":
                # '#' নিজের অবস্থান থেকে বাকি সবগুলো লেভেলের সাথে ম্যাচ করে
                return True
            if i >= len(topic_levels):
                # ফিল্টারে আরও লেভেল বাকি, কিন্তু টপিক আগেই শেষ হয়ে গেছে
                return False
            if level == "+" or level == topic_levels[i]:
                # '+' যেকোনো একটি লেভেলের সাথে ম্যাচ করে
                i += 1
                continue
            return False

        # ফিল্টার শেষ -- টপিকও ঠিক একই লেভেলে শেষ হতে হবে
        return i == len(topic_levels)

    def publish(self, topic, payload):
        recipients = []
        for client_id, topic_filter in self.subscriptions:
            if self.topic_matches(topic_filter, topic):
                recipients.append(client_id)
        return recipients


broker = MqttBroker()
broker.subscribe("dashboard-A", "home/+/temperature")
broker.subscribe("logger-B", "home/#")
broker.subscribe("livingroom-app", "home/livingroom/#")

print("সাবস্ক্রিপশন লিস্ট:")
for client_id, topic_filter in broker.subscriptions:
    print(f"  {client_id:15s} <- ফিল্টার: {topic_filter}")

test_topics = [
    "home/bed1/temperature",
    "home/bed1/sensor/temperature",
    "home/livingroom/temperature",
    "home/kitchen/humidity",
]

print("\nপ্রতিটি পাবলিশের রাউটিং সিদ্ধান্ত (broker.publish() থেকে সরাসরি গণনা করা):")
for topic in test_topics:
    recipients = broker.publish(topic, payload="...")
    shown = recipients if recipients else "(কোনো সাবস্ক্রাইবার ম্যাচ করেনি)"
    print(f"  PUBLISH '{topic}' -> ডেলিভার্ড: {shown}")

print("\nওয়াইল্ডকার্ড ম্যাচিং লজিক আলাদাভাবে যাচাই (topic_matches সরাসরি কল করে):")
checks = [
    ("home/+/temperature", "home/bed1/temperature"),          # + ঠিক এক লেভেল -> True
    ("home/+/temperature", "home/bed1/sensor/temperature"),   # + এক লেভেলের বেশি ম্যাচ করে না -> False
    ("home/#", "home/bed1/temperature"),                      # # বাকি সব লেভেল -> True
    ("home/#", "home/bed1/sensor/temperature"),                # # গভীরতর হলেও ম্যাচ করে -> True
    ("home/livingroom/#", "home/bed1/temperature"),            # ভিন্ন দ্বিতীয় লেভেল -> False
]
for topic_filter, topic in checks:
    result = MqttBroker.topic_matches(topic_filter, topic)
    print(f"  topic_matches('{topic_filter}', '{topic}') -> {result}")

৪ · বাস্তব-জগতের ব্রোকার

বাস্তব IoT প্রজেক্টে এই ব্রোকারের কাজটি করে Mosquitto-এর মতো একটি প্রকৃত সফটওয়্যার (ওপেন-সোর্স, ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত), অথবা ক্লাউড-হোস্টেড ব্রোকার সার্ভিস (M11-এর পরবর্তী পাঠ L50-এ এই বিষয়ে আরও আসবে)। ডিভাইসের ফার্মওয়্যার সাধারণত C/C++-এ লেখা একটি MQTT ক্লায়েন্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করে ব্রোকারের সাথে সংযোগ করে — এই পাঠের Python কোডটি সেই আন্ডারলাইং প্রোটোকল-লজিকের একটি সিমুলেশন মাত্র, প্রকৃত ফার্মওয়্যার নয়।