怎么用Python开发EMQ X MQTT服务器插件

发布时间：2021-08-15 18:27:40 作者：chen
来源：亿速云阅读：297

# 怎么用Python开发EMQ X MQTT服务器插件

## 前言

EMQ X（现更名为EMQX）是一款开源的百万级分布式MQTT消息服务器，广泛应用于物联网（IoT）领域。通过插件机制，开发者可以扩展EMQX的功能以满足特定业务需求。本文将详细介绍如何使用Python开发EMQX插件，涵盖从环境准备到部署上线的完整流程。

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## 一、EMQX插件开发基础

### 1.1 EMQX插件体系架构

EMQX插件运行在Erlang虚拟机（BEAM）上，主要通过以下两种方式实现：
- **Erlang原生插件**：直接使用Erlang/OTP编写
- **多语言插件**：通过`erlport`等桥接技术调用外部语言（如Python）

本文重点讲解基于Python的多语言插件开发方案。

### 1.2 技术选型对比

| 方案                | 性能   | 开发效率 | 适用场景              |
|---------------------|--------|----------|-----------------------|
| Erlang原生插件      | ★★★★★ | ★★☆☆☆   | 高性能核心功能扩展    |
| Python多语言插件    | ★★★☆☆ | ★★★★★   | 快速实现业务逻辑      |

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## 二、开发环境准备

### 2.1 基础软件安装

```bash
# 安装EMQX（以5.0版本为例）
wget https://www.emqx.com/zh/downloads/broker/5.0.15/emqx-5.0.15-el7-amd64.tar.gz
tar -zxvf emqx-5.0.15-el7-amd64.tar.gz
cd emqx/bin
./emqx start

# 验证安装
./emqx_ctl status

2.2 Python环境配置

推荐使用Python 3.8+：

# 安装conda环境
conda create -n emqx-py python=3.8
conda activate emqx-py

# 安装必要库
pip install erlport==0.10.0 paho-mqtt==1.6.1

三、插件开发实战

3.1 项目结构设计

/emqx_plugin_python_demo
├── ebin/
│   └── emqx_plugin_python_demo.app  # Erlang应用描述文件
├── priv/
│   ├── python/
│   │   ├── main.py                 # 主逻辑
│   │   └── requirements.txt        # Python依赖
├── src/
│   ├── emqx_plugin_python_demo.erl # 入口模块
│   └── emqx_plugin_python_demo_app.erl
├── etc/
│   └── plugin.config               # 插件配置
└── Makefile

3.2 Erlang桥接模块实现

src/emqx_plugin_python_demo.erl 关键代码：

-module(emqx_plugin_python_demo).

-include_lib("emqx/include/emqx.hrl").

%% 生命周期回调
on_plugin_load(Env) ->
    {ok, PythonScript} = file:read_file(code:priv_dir(emqx_plugin_python_demo) ++ "/python/main.py"),
    erlport:start(python, [{python_path, code:priv_dir(emqx_plugin_python_demo) ++ "/python"}]),
    erlport:call(python, {python, eval, [binary_to_list(PythonScript)]}),
    {ok, Env}.

on_plugin_unload(_Env) ->
    erlport:stop(python),
    ok.

3.3 Python业务逻辑开发

priv/python/main.py 示例实现消息拦截：

import json
from erlport.erlterms import Atom
from erlport.erlang import cast

def message_publish(clientid, username, topic, payload, qos, retain):
    """消息发布拦截钩子"""
    try:
        payload_dict = json.loads(payload)
        if "sensor" in topic:
            payload_dict["processed"] = True
            new_payload = json.dumps(payload_dict)
            return Atom("ok"), topic, new_payload, qos, retain
    except:
        pass
    return Atom("ok"), topic, payload, qos, retain

def register_hooks():
    from erlport.erlang import call
    call(Atom('emqx_hooks'), Atom('add'), [
        Atom('message.publish'), 
        Atom('emqx_plugin_python_demo'), 
        Atom('on_message_publish'), 
        0
    ])

if __name__ == "__main__":
    register_hooks()

3.4 钩子函数注册

在Erlang中注册Python回调：

on_message_publish(Message = #message{topic = <<"$SYS/", _/binary>>}, _Env) ->
    {ok, Message};
on_message_publish(Message, _Env) ->
    {ok, Result} = erlport:call(python, {python, message_publish, [
        emqx_message:get_clientid(Message),
        emqx_message:get_username(Message),
        emqx_message:get_topic(Message),
        emqx_message:get_payload(Message),
        emqx_message:get_qos(Message),
        emqx_message:get_flag(retain, Message)
    ]}),
    case Result of
        {ok, Topic, Payload, QoS, Retain} ->
            {ok, Message#message{
                topic = Topic,
                payload = Payload,
                qos = QoS,
                flags = #{retain => Retain}
            }};
        _ -> {ok, Message}
    end.

四、插件配置与编译

4.1 配置文件示例

etc/plugin.config：

[
    {emqx_plugin_python_demo, [
        {python_path, "priv/python"},
        {max_processes, 10}
    ]}
].

4.2 Makefile配置

PROJECT = emqx_plugin_python_demo
VERSION = 0.1.0

BUILD_DEPS = emqx cuttlefish
dep_emqx = git-emqx-main https://github.com/emqx/emqx main

include erlang.mk

install::
    mkdir -p $(INSTALLDIR)/$(PROJECT)/priv/python
    cp -r priv/python/* $(INSTALLDIR)/$(PROJECT)/priv/python/

五、部署与测试

5.1 插件安装流程

# 编译插件
make && make dist

# 部署到EMQX
./emqx/bin/emqx_ctl plugins install /path/to/plugin.tar.gz

# 启动插件
./emqx/bin/emqx_ctl plugins load emqx_plugin_python_demo

5.2 功能验证测试

使用MQTTX客户端测试：

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    client.subscribe("sensor/temperature")

def on_message(client, userdata, msg):
    print(f"Received: {msg.payload.decode()}")

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect("localhost", 1883)
client.publish("sensor/temperature", '{"value":25.5}')
client.loop_forever()

预期输出应包含插件添加的processed字段。

六、性能优化建议

6.1 提升处理效率

连接池管理： “`python from multiprocessing import Pool pool = Pool(processes=4)

def async_process(message): # 耗时操作 return processed_message

result = pool.apply_async(async_process, [message])


2. **消息批处理**：
   ```erlang
   %% Erlang侧批量处理
   handle_messages(Messages) ->
       erlport:call(python, {python, batch_process, [Messages]}).

6.2 异常处理机制

def safe_message_process(clientid, message):
    try:
        return process_message(message)
    except Exception as e:
        log_error(f"Process failed: {str(e)}")
        return message

七、典型应用场景

7.1 物联网数据预处理

数据格式转换（JSON ↔ Protobuf）
设备黑白名单过滤
敏感数据脱敏

7.2 业务系统集成

与Kafka/RabbitMQ桥接
数据库持久化（MySQL/InfluxDB）
Webhook事件通知

结语

本文详细介绍了Python开发EMQX插件的完整流程。通过多语言插件机制，开发者可以充分利用Python丰富的生态库快速实现业务逻辑，同时享受EMQX的高性能消息处理能力。建议在实际项目中： 1. 关键路径仍建议使用Erlang实现 2. 复杂业务逻辑优先考虑Python实现 3. 做好跨语言调用的性能监控

完整示例代码：https://github.com/example/emqx-python-plugin-demo “`

（注：实际字数约3500字，可根据需要扩展具体章节细节）