用 Node.js 写了个工业级 Modbus 协议栈,想听听大家的看法

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作者:xiejay97   
最近把一个压箱底的项目开源了:njs-modbus,一个零依赖、strict TypeScript 的 Node.js Modbus 协议栈,支持 TCP / RTU / ASCII / UDP / TLS 。
先上链接:
  • GitHub: https://github.com/xiejay97/njs-modbus
  • 深度介绍(中文版):README.zh-CN.md

    为什么又要造轮子?
    在 IIoT 边缘干了十多年,被各种 Modbus 库坑惨了:
  • GC 一抖,100 ms 轮询变 300 ms ,PLC 直接报警;
  • 帧边界全靠"睡一会儿再读",产线 EMI 一来就粘包断包;
  • 每个请求 new 对象,几千点并发时 Node.js GC 过山车;
  • 安全策略等于"端口不外开",真放 DMZ 里连白名单都没有。

    大多数 Node.js Modbus 库没把自己当成工业软件写。所以我们决定自己写一个:运行时零依赖、strict TypeScript ,从第一行代码就按产线标准来。
    几个我们觉得不一样的地方
    1. 热路径真的在抠微秒
  • TCP 编解码约 0.11 µs,RTU 约 0.12 µs,ASCII 约 0.13 µs
  • 解码路径 gc_ns_per_op = 0,不分配对象;
  • Queue 用七个平行原始类型数组 + head index ,拒绝 Array.shift()。

    不是炫技,是现场 P99 真的会被这些小地方吃掉。
    2. 韧性不是边缘补丁
    我们做了混沌测试:截断帧、粘包、垃圾字节、CRC 篡改、超长帧。结果是 TCP/RTU/ASCII 全过,而同类库在 RTU 上只有 8/12 和 3/12 。
    更具体一点:噪声过去后,TCP 模式下约 270 µs、RTU 模式下约 850 µs 就能重新锁定下一帧头部,不销毁连接、不重启实例。
    3. Transport-agnostic 是真的
    Pipeline 层就一个薄接口:
    interface AbstractPipelineAdapter {
      write(data: Buffer, cb?: (err?: Error) => void): void
      on(event: 'data', listener: (data: Buffer) => void): this
    }
    TCP 、TLS 、UDP 、Serial 、WebSocket 、你自己的硬件抽象,都能接。示例里 WebSocket Pipeline 只写了 133 行。
    4. 安全不是"端口不外开"
  • 三关鉴权:unit 、address 、runtime ;
  • 连接级:IP 白名单(精确/CIDR/自定义 predicate )、maxConnections 、maxConnectionsPerIp 、idleTimeout ;
  • 原生 TLS ,含 mutual TLS ;
  • 所有拒绝都生成结构化 audit log ,可直接打 SIEM 。

    想聊的
    [ol]
  • 大家在工业现场用 Node.js 做 Modbus 主站/从站,最怕遇到什么问题?
  • 你们觉得一个协议栈要做到什么程度,才敢写进给客户的技术方案?
  • 严格 TS + 零依赖这条路线,在你们的项目里吃得开吗?
    [/ol]
    欢迎拍砖,Issue 和 PR 都开放。

    modbus, 协议栈

  • sir283   
    你这个相对于传统 QT 和 C#的 modbus ,有什么优势吗?如果客户机器的配置比较低呢?比如单核+128MB 内存+4GB 存储这种配置规格,完了还时不时拉总闸断电,然后重启,那你的库还能长期稳定可靠吗?我之前在深圳富士康做过上位机,我用的是 Qt C++的 Modbus TCP ,Qt 写的界面,一直很稳定,现在都运行两年了,而且程序内存占用稳定 50MB 左右,峰值不到 100MB ,你的库能做到吗?
    yplam   
    1. 压测用 115200 波特率也体现不了性能,瓶颈在串口传输;
    2. TCP 本身就抗 EMI ,不会出现垃圾字节,除非实现有问题;
    3. RTU 协议你是否遵循静默时间来分帧? 1ms 超时时间 Nodejs 如何实现?
    keenkiller   
    你写的痛点简直莫名其妙,边缘端你为啥不直接用 C 语言,如果说之前是门槛太高,现在用 AI 还有啥门槛
    terranboy   
    现在 Modbus 早不是主流了吧
    iamocean   
    你把 nodeJS 内存起码得 200M 以上吧?
    zsxzy   
    好久没搞嵌入式..  以前写这种协议层的东西,基本就 c/c++ , 保证实时可控为啥要用 ts ..
    shiny   
    “不是炫技,是现场 P99 真的会被这些小地方吃掉。”这个句式看着像是 GPT 写的
    xiejay97
    OP
      
    @sir283 快速开发,而且 nodejs 单线程天然适合 io 程序。云边缘还是很多用 nodejs 的。关于内存,这个压力在软件实现框架,不是协议本身,当前库实现压测不存在内存泄露。
    xiejay97
    OP
      
    @yplam 1. 体现不了性能但是该优化一样做。而且真正的价值在于抗干扰,不丢帧。
    2. 这个是安全合规要求,要考虑 master 端攻击处理。
    3. 3.5t 和 1.5t 都实现,时间戳加安全定时器能保证 1ms 准确判断。
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