变量作用域与上下文

概述

本节介绍 Node-RED 中的变量作用域和上下文管理。学习完成后，您将能够：

理解 Node-RED 的三层作用域（局部/Flow/全局）
使用 context 在不同节点间共享数据
管理上下文数据的生命周期
选择合适的存储位置

Variable Scopes Overview

Node-RED 提供三种变量作用域：

┌──────────────────────────────────────────────────┐
│                   Node-RED                         │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│  Global Context (全局作用域)                       │
│  ├─ 所有 Tab 和节点可访问                          │
│  ├─ 持久化存储                                     │
│  └─ global.get() / global.set()                    │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│  ┌────────────────────────────────────────────┐   │
│  │  Flow Context (Flow 级别作用域)             │   │
│  │  ├─ 同 Tab 内的节点可访问                   │   │
│  │  ├─ 持久化存储                              │   │
│  │  └─ flow.get() / flow.set()                 │   │
│  └────────────────────────────────────────────┘   │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│  ┌────────────────────────────────────────────┐   │
│  │  Node Context (节点级别作用域)               │   │
│  │  ├─ 仅当前节点可访问                         │   │
│  │  ├─ 持久化存储                              │   │
│  │  └─ context.get() / context.set()            │   │
│  └────────────────────────────────────────────┘   │
└──────────────────────────────────────────────────┘

Context Access Methods

1. Node Context (节点作用域)

// 仅在当前 Function 节点内有效
// 适合: 节点内部状态、计数器、临时缓存

// 写入
context.set("count", 0);
context.set("readings", []);

// 读取
var count = context.get("count") || 0;
var readings = context.get("readings") || [];

// 更新
count++;
context.set("count", count);

2. Flow Context (Flow 作用域)

// 同 Tab 下的所有节点共享
// 适合: Flow 级别配置、共享状态

// 在 Function A 中写入
flow.set("threshold", 30);
flow.set("deviceConfig", {
    sensor01: { type: "temperature", interval: 5000 },
    sensor02: { type: "humidity", interval: 10000 }
});

// 在 Function B 中读取
var threshold = flow.get("threshold") || 25;
var config = flow.get("deviceConfig") || {};

3. Global Context (全局作用域)

// 所有 Tab 和节点共享
// 适合: 系统配置、全局状态、设备注册表

// 写入全局变量
global.set("systemStatus", "running");
global.set("startTime", Date.now());
global.set("devices", {
    "SENSOR-01": { lastSeen: Date.now(), status: "online" },
    "SENSOR-02": { lastSeen: Date.now(), status: "offline" }
});

// 读取全局变量
var status = global.get("systemStatus");
var devices = global.get("devices") || {};

Context Persistence

配置持久化存储

// settings.js 中配置
contextStorage: {
    default: {
        module: "localfilesystem"  // 文件系统存储
    },
    memory: {
        module: "memory"           // 内存存储（重启丢失）
    }
}

# Docker 环境配置
services:
  nodered:
    image: nodered/node-red:latest
    environment:
      - NODE_RED_CONTEXT_STORAGE_DEFAULT=localfilesystem
    volumes:
      - ./nodered/data:/data  # 持久化目录

存储位置对比

存储方式	持久性	性能	使用场景
Default (内存)	重启丢失	最快	临时数据
localfilesystem	文件持久化	中等	生产环境
Redis	外部存储	快	多实例共享
Memory (明确配置)	重启丢失	快	缓存数据

Practical Examples

Example 1: 设备在线状态跟踪

// 跟踪设备最后上线时间
var devices = context.global.devices || {};
if (!devices) {
    devices = {};
    context.global.devices = devices;
}

// 更新设备状态
var deviceId = msg.payload.device || msg.topic;
devices[deviceId] = {
    lastSeen: Date.now(),
    status: "online",
    value: msg.payload.value || msg.payload
};

// 检查离线设备（超过 30 秒未更新）
var now = Date.now();
var offlineDevices = [];
for (var id in devices) {
    if (now - devices[id].lastSeen > 30000) {
        devices[id].status = "offline";
        offlineDevices.push(id);
    }
}

msg.payload = {
    online_count: Object.keys(devices).length,
    offline_count: offlineDevices.length,
    offline_devices: offlineDevices
};

return msg;

Example 2: 数据累积计算

// 计算滑动窗口平均值
var WINDOW_SIZE = 10;

// 节点作用域 - 存储当前读数
var readings = context.get("readings") || [];

readings.push(msg.payload);

// 保持窗口大小
if (readings.length > WINDOW_SIZE) {
    readings.shift();
}

context.set("readings", readings);

// 计算统计
var sum = readings.reduce((a, b) => a + b, 0);

msg.payload = {
    current: msg.payload,
    average: (sum / readings.length).toFixed(2),
    min: Math.min(...readings),
    max: Math.max(...readings),
    count: readings.length
};

return msg;

Example 3: 共享配置管理

// 使用全局变量管理系统配置
// 在初始化节点（On Start）中设置

// On Start 代码:
var config = {
    temperature: {
        warning: 30,
        critical: 40,
        unit: "celsius"
    },
    humidity: {
        warning: 70,
        critical: 85,
        unit: "percent"
    },
    intervals: {
        data_collection: 5000,
        dashboard_refresh: 10000
    }
};

flow.set("config", config);
global.set("systemName", "Factory IoT Monitor");
global.set("version", "1.2.0");

// 在所有节点中均可访问
// 在其他 Function 中:
var config = flow.get("config");
var threshold = config.temperature.warning;

Context Best Practices

作用域	推荐用途	不推荐用途
Node	计数器、窗口数据	配置参数
Flow	模块配置、共享状态	系统级数据
Global	系统配置、设备注册表	临时变量

Common Customer Questions

Q1: 重启后 context 数据会丢失吗？

A: 如果使用默认（内存）存储，重启会丢失。生产环境应配置 localfilesystem 或 Redis 持久化存储。

Q2: context 可以存储多少数据？

A: 没有硬性限制，但建议保持在合理范围（数百 KB 以内）。大量数据建议存储到外部数据库。

Q3: 如何在多个 Node-RED 实例间共享 context？

A: 使用 Redis 作为 context 存储后端，或多个实例连接同一数据库。

最佳实践

✅ 推荐做法:

最小作用域原则：优先使用 node context
生产环境配置持久化存储
定期清理不再使用的 context 变量
使用有意义的变量名
初始化时设置默认值

❌ 避免做法:

滥用全局变量
存储大量数据到 context
不设置持久化存储
变量名冲突（尤其是在全局作用域）
存储敏感信息（如密码）

Summary

Node-RED 提供三层作用域：Node/Flow/Global
Node context 适合节点内部状态
Flow context 适合模块级数据共享
Global context 适合系统级数据和配置
生产环境必须配置 context 持久化