序列化

eKuiper 计算过程中使用的是基于 Map 的数据结构，因此 source/sink 连接外部系统的过程中，通常需要进行编解码以转换格式。在 source/sink 中，都可以通过配置参数 format 和 schemaId 来指定使用的编解码方案。

格式

编解码的格式分为两种：有模式和无模式的格式。当前 eKuiper 支持的格式有 json，binary，delimiter，protobuf 和 custom。其中，protobuf 为有模式的格式。 有模式的格式需要先注册模式，然后在设置格式的同时，设置引用的模式。例如，在使用 mqtt sink 时，可配置格式和模式：

{
  "mqtt": {
    "server": "tcp://127.0.0.1:1883",
    "topic": "sample",
    "format": "protobuf",
    "schemaId": "proto1.Book"
  }
}

所有格式都提供了编解码的能力，同时也可选地提供了数据结构的定义，即模式。编解码的计算可内置，如 JSON 解析；可动态解析模式进行编解码，如 Protobuf 解析 *.proto 文件；也可使用用户自定义的静态插件（*.so）进行解析。其中，静态解析的性能最好，但是需要另外编写代码并编译成插件，变更较为困难。动态解析使用更为灵活。

当前所有支持的格式，及其支持的编解码方法和模式如下表所示：

格式	编解码	自定义编解码	模式
json	内置	不支持	不支持
binary	内置	不支持	不支持
delimiter	内置，必须配置 delimiter 属性	不支持	不支持
protobuf	内置	支持	支持且必需
custom	无内置	支持且必需	支持且可选

格式扩展

当用户使用 custom 格式或者 protobuf 格式时，可采用 go 语言插件的形式自定义格式的编解码和模式。其中，protobuf 仅支持自定义编解码，模式需要通过 *.proto 文件定义。自定义格式的步骤如下：

1. 实现编解码相关接口。其中，Encode 编码函数将传入的数据(当前总是为 map[string]interface{}) 编码为字节数组。而 Decode 解码函数则相反，将字节数组解码为 map[string]interface{}。解码函数在 source 中被调用，而编码函数将在 sink 中调用。

   // Converter converts bytes & map or []map according to the schema
   type Converter interface {
       Encode(d interface{}) ([]byte, error)
       Decode(b []byte) (interface{}, error)
   }

2. 实现数据结构描述接口（格式为 custom 时可选）。若自定义的格式为强类型，则可实现该接口。接口返回一个类 JSON schema 的字符串，供 source 使用。返回的数据结构将作为一个物理 schema 使用，帮助 eKuiper 实现编译解析阶段的 SQL 验证和优化等能力。

   type SchemaProvider interface {
     GetSchemaJson() string
   }

3. 编译为插件 so 文件。通常格式的扩展无需依赖 eKuiper 的主项目。由于 Go 语言插件系统的限制，插件的编译仍然需要在与 eKuiper 主程序相同的编译环境中进行，包括操作相同，Go 语言版本等。若需要部署到官方 docker 中，则可使用对应的 docker 镜像进行编译。详细步骤，请参考格式插件编译。

   go build -trimpath --buildmode=plugin -o data/test/myFormat.so internal/converter/custom/test/*.go

4. 通过 REST API 进行模式注册。

   ###
   POST http://{{host}}/schemas/custom
   Content-Type: application/json
   
   {
     "name": "custom1",
      "soFile": "file:///tmp/custom1.so"
   }

5. 在 source 或者 sink 中，通过 format 和 schemaId 参数使用自定义格式。

完整的自定义格式可参考 myFormat.go。该文件定义了一个简单的自定义格式，编解码实际上仅调用 JSON 进行序列化。它返回了一个数据结构，可用于 eKuiper source 的数据结构推断。

使用 Docker 编译格式插件

由于 go 插件的限制，最好在与 eKuiper 构建环境相同的环境中构建格式插件。官方的 eKuiper docker 镜像和二进制文件都是在两个操作系统中构建的：debian 和 alpine。除了默认的 docker镜像如 1.8.0 和 1.8.0-apline 之外，其他镜像和二进制文件都使用 debian 系统构建。

要在 debian 环境下构建，请使用相应的 dev 镜像来构建。例如，要构建 1.8.0 的格式插件，请使用1.8.0-dev 镜像。

要在 alpine 环境下构建，我们可以使用 golang alpine 镜像作为基础环境。具体步骤如下:

1. 在你的插件项目中，创建一个 Makefile，并确保该插件能被 make 命令构建。请查看示例项目以获得参考。

2. 检查你的 eKuiper 的版本所使用的 golang 版本。检查相应 eKuiper 版本的 docker 文件中的 GO_VERSION 参数。如果版本是 1.18.5，则使用 golang:1.18.5-alpine docker 镜像进行构建。

3. 切换到你的项目位置，然后在你的项目位置启动 golang docker 容器，安装依赖项，然后执行 make，确保构建成功。

   cd ${yourProjectLoc}
   docker run --rm -it -v "$PWD":/usr/src/myapp -w /usr/src/myapp golang:1.18.5-alpine sh
   ### inside docker container
   /usr/src/myapp # apk add gcc make libc-dev
   /usr/src/myapp # make

4. 你应该在你的项目中找到为你的插件建立的 *.so 文件（在这个例子中是 test.so）。用它来注册格式插件。

静态 Protobuf

使用 Protobuf 格式时，我们支持动态解析和静态解析两种方式。使用动态解析时，用户仅需要在注册模式时指定 proto 文件。在解析性能要求更高的条件下，用户可采用静态解析的方式。静态解析需要开发解析插件，其步骤如下：

1. 已有 proto 文件 helloworld.proto，使用官方 protoc 工具生成 go 代码。详情参见 Protocol Buffer 文档。

   protoc --go_opt=Mhelloworld.proto=com.main --go_out=. helloworld.proto

2. 将生成的代码 helloworld.pb.go 移动到 go 语言项目（此处名为 test）中，包名重命名为 main 。

3. 创建包装类。对于每个消息类型，实现 3 个方法 Encode，Decode，GetXXX。编解码中主要是进行消息的 struct 与 map 类型的转换。需要注意的是，为了保证性能，不要使用反射。

4. 编译为插件 so 文件。通常格式的扩展无需依赖 eKuiper 的主项目。由于 Go 语言插件系统的限制，插件的编译仍然需要在与 eKuiper 主程序相同的编译环境中进行，包括操作相同，Go 语言版本等。若需要部署到官方 docker 中，则可使用对应的 docker 镜像进行编译。

    go build -trimpath --buildmode=plugin -o data/test/helloworld.so internal/converter/protobuf/test/*.go

5. 通过 REST API 进行模式注册。需要注意的是，proto 文件和 so 文件都需要指定。

   ###
   POST http://{{host}}/schemas/protobuf
   Content-Type: application/json
   
   {
     "name": "helloworld",
     "file": "file:///tmp/helloworld.proto",
      "soFile": "file:///tmp/helloworld.so"
   }

6. 在 source 或者 sink 中，通过 format 和 schemaId 参数使用自定义格式。

完整的静态 protobuf 插件可参考 helloworld protobuf。

模式

模式是一套元数据，用于定义数据结构。例如，Protobuf 格式中使用 .proto 文件作为模式定义传输的数据格式。目前，eKuiper 仅支持 protobuf 和 custom 这两种模式。

模式注册

模式采用文件的形式存储。用户可以通过配置文件或者 API 进行模式的注册。模式的存放位置位于 data/schemas/${type}。例如，protobuf 格式的模式文件，应该放置于 data/schemas/protobuf。

eKuiper 启动时，将会扫描该配置文件夹并自动注册里面的模式。若需要在运行中注册或管理模式，可通过模式注册表 API 来完成。API 的操作会作用到文件系统中。

模式注册表 API

用户可使用模式注册表 API 在运行时对模式进行增删改查。详情请参考：

• 模式注册表 REST API
• 模式注册表 CLI