物聯(lián)網(wǎng)不再只是一個(gè)流行詞。盡管智能連接設(shè)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(gè)由硬件設(shè)備、軟件、分析平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)連接在一起的行業(yè)、企業(yè)和消費(fèi)者的生態(tài)系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(yīng)用。這些現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用程序創(chuàng)建數(shù)據(jù)流和大量?jī)?nèi)容衍生數(shù)據(jù)（例如聚合或分析結(jié)果），需要近乎實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)和處理。雖然物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保留了許多與老式“嵌入式”設(shè)備相同的屬性，但物聯(lián)網(wǎng)工程師和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)供應(yīng)商必須解決很多差異。

數(shù)據(jù)量和連接點(diǎn)

設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)一直是嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)廠商、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施廠商和物理存儲(chǔ)廠商關(guān)心的問(wèn)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(guò)算法生成數(shù)據(jù)然后通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備和網(wǎng)關(guān)的速度只會(huì)增加對(duì)系統(tǒng)的需求。現(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(dòng)設(shè)備上的定位服務(wù)經(jīng)常被消費(fèi)者用于日?，嵤碌?。然而，就其本質(zhì)而言，邊緣設(shè)備沒(méi)有足夠的資源——內(nèi)存、持久存儲(chǔ)和 CPU power - 自行分析數(shù)據(jù)，至少在實(shí)現(xiàn)設(shè)備的主要目的時(shí)不會(huì)。剎車必須能夠讓汽車停下來(lái)，

同樣，連接的邊緣設(shè)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(gè)連接的設(shè)備。如今，智能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)（“智能連接設(shè)備”）的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)千甚至更多。此外，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量可以在一次設(shè)置中實(shí)時(shí)變化——數(shù)百個(gè)新傳感器可以一次在線購(gòu)買，儀器和控制機(jī)制在一夜之間被更換，網(wǎng)關(guān)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(yùn)行時(shí)。

總體而言，到 2025 年，全球物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 連接設(shè)備的總安裝基數(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)到 754.4 億，在 10 年內(nèi)增長(zhǎng)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(zhǎng)的數(shù)據(jù)采集和處理點(diǎn)、彈性實(shí)時(shí)連接和功能可擴(kuò)展性對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理提出了新的要求：

數(shù)據(jù)庫(kù)必須與通信設(shè)施無(wú)縫集成。

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

需要先進(jìn)的可擴(kuò)展數(shù)據(jù)管理拓?fù)?，包括多個(gè)層，平衡數(shù)據(jù)收集與聚合和高級(jí)處理。

連接性

物聯(lián)網(wǎng)最獨(dú)特的特性之一是其組件對(duì)世界的開放性以及將這些設(shè)備用于多種不同應(yīng)用的能力。例子無(wú)處不在，經(jīng)常融入社會(huì)結(jié)構(gòu)，肉眼常?？床灰?。建筑門禁系統(tǒng)、智能狗項(xiàng)圈、多功能自動(dòng)售貨機(jī)、定位服務(wù)、無(wú)現(xiàn)金支付系統(tǒng)、無(wú)線戶外天氣傳感器，不勝枚舉。這些設(shè)備是真正“連接的”，數(shù)據(jù)處理通常發(fā)生在設(shè)備本身之外。

邊緣節(jié)點(diǎn)的物理連接通常是不可預(yù)測(cè)的。這是由于各種媒體和帶寬的可用性，連接設(shè)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(lán)牙等專用協(xié)議棧，等等。有時(shí)邊緣設(shè)備連接由于物理設(shè)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(zhǎng)電池壽命。

從數(shù)據(jù)管理的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)各種應(yīng)用程序定義的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)調(diào)整其數(shù)據(jù)復(fù)制模式。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)“推送”和“拉取”協(xié)議以及其他精巧的復(fù)制算法的完全集成支持對(duì)于防止數(shù)據(jù)丟失和漏洞至關(guān)重要。

另一個(gè)值得一提的小連接點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到外部世界，并且它們的數(shù)據(jù)集合應(yīng)該可以通過(guò)用 Java、Python 和/或腳本語(yǔ)言編寫的 Web 客戶端應(yīng)用程序以及通過(guò)其他與 Web 相關(guān)的技術(shù)。常見的技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò) Web 服務(wù)通過(guò)輕量級(jí) REST 協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，該協(xié)議提供端點(diǎn) URL 來(lái)訪問(wèn)設(shè)備的數(shù)據(jù)容器。

概括

在物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備上收集和管理的數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程師和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)供應(yīng)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(zhǎng)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(duì)低資源消耗的需求，但數(shù)據(jù)處理需求只會(huì)增長(zhǎng)。邊緣數(shù)據(jù)庫(kù)管理和分析必須小而快，但要足夠強(qiáng)大以增強(qiáng)設(shè)備功能。此外，高度可配置的數(shù)據(jù)庫(kù)管理成為關(guān)鍵。有些設(shè)備除了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)收集任務(wù)外，沒(méi)有足夠的能量來(lái)運(yùn)行任何東西。其他人更有能力。必須考慮和計(jì)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(qiáng)制性考慮的細(xì)微差別，包括系統(tǒng)適應(yīng)性、安全性和代碼質(zhì)量。

審核編輯：郭婷