物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理注意事項

物聯(lián)網(wǎng)不再只是一個流行詞。盡管智能連接設備的概念已經(jīng)討論了幾十年，但最近它已經(jīng)形成了一個由硬件設備、軟件、分析平臺和標準連接在一起的行業(yè)、企業(yè)和消費者的生態(tài)系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)設備涵蓋現(xiàn)代生活的方方面面——影響我們所有人的工業(yè)、汽車、醫(yī)療和商業(yè)應用。這些現(xiàn)實生活中的應用程序創(chuàng)建數(shù)據(jù)流和大量內(nèi)容衍生數(shù)據(jù)（例如聚合或分析結果），需要近乎實時的存儲和處理。雖然物聯(lián)網(wǎng)設備保留了許多與老式“嵌入式”設備相同的屬性，但物聯(lián)網(wǎng)工程師和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)供應商必須解決很多差異。

數(shù)據(jù)量和連接點

設備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)一直是嵌入式數(shù)據(jù)庫廠商、網(wǎng)絡基礎設施廠商和物理存儲廠商關心的問題。新的數(shù)據(jù)源已經(jīng)出現(xiàn)，可以生成更多數(shù)據(jù)。從各種流媒體源、傳感器收集數(shù)據(jù)或通過算法生成數(shù)據(jù)然后通過物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備和網(wǎng)關的速度只會增加對系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率比以前更高，傳感器的精度更高，移動設備上的定位服務經(jīng)常被消費者用于日?，嵤碌?。然而，就其本質(zhì)而言，邊緣設備沒有足夠的資源——內(nèi)存、持久存儲和 CPU power - 自行分析數(shù)據(jù)，至少在實現(xiàn)設備的主要目的時不會。剎車必須能夠讓汽車停下來，

同樣，連接的邊緣設備的數(shù)量通常比以前多得多。不久前，系統(tǒng)管理著數(shù)十個連接的設備。如今，智能數(shù)據(jù)采集點（“智能連接設備”）的數(shù)量可以達到數(shù)千甚至更多。此外，物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量可以在一次設置中實時變化——數(shù)百個新傳感器可以一次在線購買，儀器和控制機制在一夜之間被更換，網(wǎng)關被添加或移除等等。這些變化通常發(fā)生在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境保持運行時。

總體而言，到 2025 年，全球物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 連接設備的總安裝基數(shù)預計將達到 754.4 億，在 10 年內(nèi)增長五倍（見圖表）。

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的海量數(shù)據(jù)、大量且不斷增長的數(shù)據(jù)采集和處理點、彈性實時連接和功能可擴展性對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理提出了新的要求：

數(shù)據(jù)庫必須與通信設施無縫集成。

在邊緣必須有一個平衡的數(shù)據(jù)庫管理功能選擇；資源消耗必須保持低水平，但仍允許進行充分的分析以減少進出云或服務器的數(shù)據(jù)流。

需要先進的可擴展數(shù)據(jù)管理拓撲，包括多個層，平衡數(shù)據(jù)收集與聚合和高級處理。

連接性

物聯(lián)網(wǎng)最獨特的特性之一是其組件對世界的開放性以及將這些設備用于多種不同應用的能力。例子無處不在，經(jīng)常融入社會結構，肉眼常常看不見。建筑門禁系統(tǒng)、智能狗項圈、多功能自動售貨機、定位服務、無現(xiàn)金支付系統(tǒng)、無線戶外天氣傳感器，不勝枚舉。這些設備是真正“連接的”，數(shù)據(jù)處理通常發(fā)生在設備本身之外。

邊緣節(jié)點的物理連接通常是不可預測的。這是由于各種媒體和帶寬的可用性，連接設備的協(xié)議棧范圍廣泛——Wi-Fi、以太網(wǎng)、蜂窩，以及 ZigBee、NFC 和 RFID、LPWAN、低功耗藍牙等專用協(xié)議棧，等等。有時邊緣設備連接由于物理設備位置而斷斷續(xù)續(xù)，或者它們是電池供電的，并且只能定期打電話回家以最大限度地延長電池壽命。

從數(shù)據(jù)管理的角度來看，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應該能夠根據(jù)各種應用程序定義的標準自動調(diào)整其數(shù)據(jù)復制模式。具體來說，對“推送”和“拉取”協(xié)議以及其他精巧的復制算法的完全集成支持對于防止數(shù)據(jù)丟失和漏洞至關重要。

另一個值得一提的小連接點是物聯(lián)網(wǎng)設備通常通過互聯(lián)網(wǎng)連接到外部世界，并且它們的數(shù)據(jù)集合應該可以通過用 Java、Python 和/或腳本語言編寫的 Web 客戶端應用程序以及通過其他與 Web 相關的技術。常見的技術是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過 Web 服務通過輕量級 REST 協(xié)議實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)據(jù)庫的訪問，該協(xié)議提供端點 URL 來訪問設備的數(shù)據(jù)容器。

概括

在物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備上收集和管理的數(shù)據(jù)量不斷增長，這對物聯(lián)網(wǎng)工程師和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)供應商必須不斷研究和解決提出了挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)量及其收集方法的增長速度幾乎與新系統(tǒng)的數(shù)量一樣快。雖然一些變量保持不變，例如對低資源消耗的需求，但數(shù)據(jù)處理需求只會增長。邊緣數(shù)據(jù)庫管理和分析必須小而快，但要足夠強大以增強設備功能。此外，高度可配置的數(shù)據(jù)庫管理成為關鍵。有些設備除了簡單的數(shù)據(jù)收集任務外，沒有足夠的能量來運行任何東西。其他人更有能力。必須考慮和計劃間歇性和可變連接性，

在本系列的第 2 部分中，我將討論其他強制性考慮的細微差別，包括系統(tǒng)適應性、安全性和代碼質(zhì)量。

審核編輯：郭婷