全面解析 Node-RED：功能、Docker 部署与实战示例

三言两语的解说Node-RED解决的痛点

Node-RED 是一个基于流的编程工具，专为物联网（IoT）应用而设计。它通过可视化的编程界面，使开发者能够轻松地连接各种硬件设备、API 以及在线服务，构建复杂的应用流程。本文将详细先容 Node-RED 的功能，并通过 Docker 部署方法进行实战演示，辅以丰富的示例，帮助读者全面掌握 Node-RED 的利用。
什么是 Node-RED

Node-RED 是由 IBM 开发并开源的一个基于 Node.js 的编程工具。它提供了一个基于浏览器的可视化编辑器，允许用户通过拖拽预定义的节点来创建应用程序流程。这种低代码编程方式使得开发者能够快速构建物联网应用、主动化流程以及各种集成服务。
Node-RED 的特点

• 易用性：无需深入的编程知识，通过可视化界面即可创建复杂的应用流程。
  
• 灵活性：支持多种协媾和服务的集成，实用于广泛的应用场景。
  
• 可扩展性：拥有丰富的节点库，并允许用户自定义节点。
  
• 社区支持：活泼的社区提供了大量的资源和支持。
  

Node-RED 的焦点功能

流程编辑器

Node-RED 的焦点是其基于浏览器的流程编辑器。用户可以通过拖拽不同类型的节点，并连接它们来定义数据流。每个节点代表一个功能单元，如输入、处理惩罚、输出等。
示例：

在编辑器中，左侧是节点库，中心是流程画布，右侧是节点配置面板。用户可以通过点击节点库中的节点，将其拖拽到画布上，然后通过线条连接各节点，定义数据流动的路径。
节点体系

Node-RED 拥有丰富的节点体系，每个节点实现特定的功能。节点分为多种类型，包括：

• 输入节点：接收数据的入口，如 HTTP 输入、MQTT 订阅等。
  
• 处理惩罚节点：对数据进行处理惩罚，如函数节点、转换节点等。
  
• 输出节点：将数据输出到目标，如 HTTP 相应、MQTT 发布等。
  
• 社交节点：集成第三方服务，如 Twitter、Slack 等。
  

示例节点：

• Inject Node：手动触发数据流。
  
• Debug Node：用于调试，表现数据流中的信息。
  
• Function Node：允许用户编写自定义 JavaScript 代码。
  

可扩展性

Node-RED 的一个重要优势是其高度可扩展性。用户可以通过 npm 安装额外的节点包，扩展 Node-RED 的功能。目前，社区提供了数千种节点，涵盖各种应用场景。
安装自定义节点：

或

1. cd ~/.node-red
2. npm install node-red-node-sqlite

复制代码

安装完成后，重新启动 Node-RED，即可在节点库中看到新增的 SQLite 节点。
内置调试工具

Node-RED 提供了强大的调试工具，帮助开发者实时监控数据流。通过 Debug Node，用户可以在流程的恣意位置输出调试信息，便于排查问题。
利用 Debug Node：

• 将 Debug Node 拖拽到画布上。
  
• 连接到需要调试的节点。
  
• 在右侧的调试面板中查看输出信息。
  

集成多种协媾和服务

Node-RED 支持多种通信协媾和服务的集成，使其实用于多样化的应用场景。例如：

• MQTT：用于物联网设备的消息传输。
  
• HTTP/HTTPS：用于 Web 服务的集成。
  
• WebSockets：实时双向通信。
  
• 数据库：如 MongoDB、MySQL 等。
  
• 云服务：如 AWS、Azure、Google Cloud 等。
  

通过 Docker 部署 Node-RED

Docker 是一种轻量级的假造化技术，能够简化应用的部署过程。利用 Docker 部署 Node-RED，可以确保情况的一致性，并便于管理和扩展。
Docker 情况准备

在开始部署之前，确保你的体系已经安装了 Docker。可以通过以下命令查抄 Docker 是否已安装：

1. docker --version

复制代码

如果未安装，请参考 Docker 官方安装指南 进行安装。
拉取 Node-RED 官方镜像

Node-RED 提供了官方的 Docker 镜像，用户可以直接从 Docker Hub 拉取最新版本的镜像。

1. docker pull nodered/node-red

复制代码

启动 Node-RED 容器

拉取镜像后，可以利用以下命令启动 Node-RED 容器：

1. docker run -d -p 1880:1880 --name mynodered nodered/node-red

复制代码

参数说明：

• -d：后台运行容器。
  
• -p 1880:1880：将主机的 1880 端口映射到容器的 1880 端口。
  
• --name mynodered：为容器指定名称。
  
• nodered/node-red：指定利用的镜像。
  

启动成功后，可以通过浏览器访问 http://localhost:1880，进入 Node-RED 的编辑器界面。
持久化存储与配置

为了确保数据的持久性，发起将 Node-RED 的配置和数据目录挂载到主机上。

1. docker run -d -p 1880:1880 -v ~/nodered/data:/data --name mynodered nodered/node-red

复制代码

参数说明：

• -v ~/nodered/data:/data：将主机的 ~/nodered/data 目录挂载到容器的 /data 目录，用于存储配置文件、流程等数据。
  

利用 Docker Compose 部署

Docker Compose 是一种定义和管理多容器 Docker 应用的工具。通过编写 docker-compose.yml 文件，可以简化 Node-RED 的部署过程。
示例 docker-compose.yml 文件：

1. version: '3'
2. services:
3.   nodered:
4.     image: nodered/node-red
5.     ports:
6.       - "1880:1880"
7.     volumes:
8.       - ./data:/data
9.     restart: unless-stopped

复制代码

部署步骤：

• 在项目目录下创建 docker-compose.yml 文件，内容如上所示。
  
• 在终端中运行以下命令启动服务：
  
  1. docker-compose up -d

  复制代码
• 服务启动后，同样可以通过 http://localhost:1880 访问 Node-RED。
  

实战示例

通过几个实际的示例，帮助读者更好地理解和掌握 Node-RED 的利用方法。
示例一：简单的 HTTP 请求处理惩罚

目标： 创建一个简单的 HTTP 端点，接收请求并返反相应。
步骤：

• 添加 HTTP 输入节点： 拖拽一个 http in 节点到画布，配置方法为 GET，URL 为 /hello。
  
• 添加函数节点： 拖拽一个 function 节点，编写以下代码：
  
  1. msg.payload = "Hello, Node-RED!";
  2. return msg;

  复制代码
• 添加 HTTP 相应节点： 拖拽一个 http response 节点。
  
• 连接节点： 将 http in 节点连接到 function 节点，再连接到 http response 节点。
  
• 部署流程： 点击右上角的“部署”按钮。
  
• 测试： 在浏览器中访问 http://localhost:1880/hello，应看到页面表现 “Hello, Node-RED!”。
  

流程图示：

示例二：与 MQTT 进行通信

目标： 订阅一个 MQTT 主题，并将接收到的消息输出到调试面板。
步骤：

• 添加 MQTT 输入节点： 拖拽一个 mqtt in 节点，配置 MQTT 服务器地址（如 mqtt://broker.hivemq.com:1883），订阅主题为 test/topic。
  
• 添加 Debug 节点： 拖拽一个 debug 节点，设置为表现完整消息。
  
• 连接节点： 将 mqtt in 节点连接到 debug 节点。
  
• 部署流程： 点击“部署”。
  
• 发布消息： 利用 MQTT 客户端向 test/topic 主题发布消息。
  
• 查看调试信息： 在右侧的调试面板中查看接收到的消息。
  

流程图示：

示例三：集成数据库（如 MongoDB）

目标： 将接收到的 HTTP 请求数据存储到 MongoDB 数据库中。
步骤：

• 添加 HTTP 输入节点： 拖拽一个 http in 节点，方法为 POST，URL 为 /add.
  
• 添加函数节点： 拖拽一个 function 节点，处理惩罚请求数据：
  
  1. const data = {
  2.     timestamp: new Date(),
  3.     payload: msg.payload
  4. };
  5. msg.payload = data;
  6. return msg;

  复制代码
• 添加 MongoDB 节点： 利用 node-red-node-mongodb 提供的 mongodb out 节点，配置 MongoDB 连接。
  
• 添加 HTTP 相应节点： 拖拽一个 http response 节点，返回成功信息。
  
• 连接节点： 将 http in -> function -> mongodb out -> http response.
  
• 部署流程。
  
• 测试： 通过 curl 或 Postman 向 http://localhost:1880/add 发送 POST 请求，携带 JSON 数据。
  
• 验证存储： 在 MongoDB 中查看是否成功存储了数据。
  

流程图示：

示例四：与第三方 API 集成（如气候 API）

目标： 获取当前气候信息，并通过电子邮件发送通知。
步骤：

• 添加注入节点： 拖拽一个 inject 节点，设置为定时触发（如每小时一次）。
  
• 添加 HTTP 请求节点： 拖拽一个 http request 节点，配置气候 API 的 URL（如 OpenWeatherMap API）。
  
• 添加函数节点： 处理惩罚 API 返回的数据，提取所需信息。
  
  1. const weather = JSON.parse(msg.payload);
  2. msg.payload = `当前天气：${weather.weather[0].description}, 温度：${weather.main.temp}°C`;
  3. return msg;

  复制代码
• 添加电子邮件节点： 利用 node-red-node-email 提供的 e-mail 节点，配置邮件服务器和收件人信息。
  
• 连接节点： 将 inject -> http request -> function -> e-mail.
  
• 部署流程。
  
• 验证： 期待定时触发或手动触发 inject 节点，查抄邮件是否收到气候通知。
  

流程图示：

总结与扩展

本文详细先容了 Node-RED 的焦点功能，并通过 Docker 部署方法进行了实战演示。通过多个实际示例，展示了 Node-RED 在不同应用场景下的强大能力。Node-RED 的可视化编程方式不但低落了开发门槛，还提高了开发服从，实用于快速原型开发和复杂体系集成。
扩展资源

• 官方文档：Node-RED Documentation
  
• 社区论坛：Node-RED Forum
  
• 节点库：Node-RED Library
  

未来展望

随着物联网和主动化需求的不断增长，Node-RED 将在更多领域发挥其优势。通过不断扩展节点库和优化性能，Node-RED 有望成为连接各种设备和服务的焦点平台。

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Wenhao (楠博万)

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