全面解析 Node-RED：功能、Docker 部署与实战示例

言简意赅的讲解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。本文将详细介绍 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 的使用。

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、自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：支持多种协议和服务的集成，适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：活跃的社区提供了大量的资源和支持。

Node-RED 的核心功能

流程编辑器

Node-RED 的核心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、输出等。

示例：

node-red部署成功

在编辑器中，左侧是节点库，中央是流程画布，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。

节点系统

Node-RED 拥有丰富的节点系统，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。
  • 处理节点：对数据进行处理，如函数节点、转换节点等。
  • 输出节点：将数据输出到目标，如 HTTP 响应、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，显示数据流中的信息。
  • 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：

Node-Red安装节点

Node-Red安装节点

或

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

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，用户可以在流程的任意位置输出调试信息，便于排查问题。

使用 Debug Node：

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

集成多种协议和服务

Node-RED 支持多种通信协议和服务的集成，使其适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 是一种轻量级的虚拟化技术，能够简化应用的部署过程。使用 Docker 部署 Node-RED，可以确保环境的一致性，并便于管理和扩展。

Docker 环境准备

在开始部署之前，确保你的系统已经安装了 Docker。可以通过以下命令检查 Docker 是否已安装：

docker --version

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。

docker pull nodered/node-red

启动 Node-RED 容器

拉取镜像后，可以使用以下命令启动 Node-RED 容器：

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

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：指定使用的镜像。

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，建议将 Node-RED 的配置和数据目录挂载到主机上。

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

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。

使用 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：

version: '3'
services:
  nodered:
    image: nodered/node-red
    ports:
      - "1880:1880"
    volumes:
      - ./data:/data
    restart: unless-stopped

部署步骤：

  1. 在项目目录下创建 docker-compose.yml 文件，内容如上所示。

  2. 在终端中运行以下命令启动服务：

    docker-compose up -d

  3. 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 的使用方法。

示例一：简单的 HTTP 请求处理

目标： 创建一个简单的 HTTP 端点，接收请求并返回响应。

步骤：

  1. 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。

  2. 添加函数节点： 拖拽一个 function 节点，编写以下代码：

    msg.payload = "Hello, Node-RED!";
return msg;

  3. 添加 HTTP 响应节点： 拖拽一个 http response 节点。

  4. 连接节点： 将 http in 节点连接到 function 节点，再连接到 http response 节点。

  5. 部署流程： 点击右上角的“部署”按钮。

  6. 测试： 在浏览器中访问 http://localhost:1880/hello，应看到页面显示 “Hello, Node-RED!”。

流程图示：

http 流程 示意图

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：

  1. 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。
  2. 添加 Debug 节点： 拖拽一个 debug 节点，设置为显示完整消息。
  3. 连接节点： 将 mqtt in 节点连接到 debug 节点。
  4. 部署流程： 点击“部署”。
  5. 发布消息： 使用 MQTT 客户端向 test/topic 主题发布消息。
  6. 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：

MQTT流程示意图

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：

  1. 添加 HTTP 输入节点： 拖拽一个 http in 节点，方法为 POST，URL 为 /add.

  2. 添加函数节点： 拖拽一个 function 节点，处理请求数据：

    const data = {
    timestamp: new Date(),
    payload: msg.payload
};
msg.payload = data;
return msg;

  3. 添加 MongoDB 节点： 使用 node-red-node-mongodb 提供的 mongodb out 节点，配置 MongoDB 连接。

  4. 添加 HTTP 响应节点： 拖拽一个 http response 节点，返回成功信息。

  5. 连接节点： 将 http in -> function -> mongodb out -> http response.

  6. 部署流程。

  7. 测试： 通过 curl 或 Postman 向 http://localhost:1880/add 发送 POST 请求，携带 JSON 数据。

  8. 验证存储： 在 MongoDB 中查看是否成功存储了数据。

流程图示：

MongoDB流程示意图

示例四：与第三方 API 集成（如天气 API）

目标： 获取当前天气信息，并通过电子邮件发送通知。

步骤：

  1. 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）。

  2. 添加 HTTP 请求节点： 拖拽一个 http request 节点，配置天气 API 的 URL（如 OpenWeatherMap API）。

  3. 添加函数节点： 处理 API 返回的数据，提取所需信息。

    const weather = JSON.parse(msg.payload);
msg.payload = `当前天气：${weather.weather[0].description}, 温度：${weather.main.temp}°C`;
return msg;

  4. 添加电子邮件节点： 使用 node-red-node-email 提供的 e-mail 节点，配置邮件服务器和收件人信息。

  5. 连接节点： 将 inject -> http request -> function -> e-mail.

  6. 部署流程。

  7. 验证： 等待定时触发或手动触发 inject 节点，检查邮件是否收到天气通知。

流程图示：

email流程示意图

总结与扩展

本文详细介绍了 Node-RED 的核心功能，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仅降低了开发门槛，还提高了开发效率，适用于快速原型开发和复杂系统集成。

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

随着物联网和自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核心平台。

通过上述内容，你就已经基本理解了这个方法，基础用法我也都有展示。如果你能融会贯通，我相信你会很强

Best
Wenhao (楠博万)

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