根據(jù)Gartner的報告，估計未來五年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達到數(shù)萬億。物聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出高度新穎的挑戰(zhàn)，特別是對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，如如何實時集成大量龐大的數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)的安全性。例如，智能城市中應(yīng)用的基于物聯(lián)網(wǎng)的交通傳感器將實時生成大量的交通數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫在充分處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著非常重要的作用。因此，隨著一個適當?shù)钠脚_，正確的數(shù)據(jù)庫同樣重要。由于物聯(lián)網(wǎng)在全球多元化的環(huán)境中運作，選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)庫變得非常具有挑戰(zhàn)性。另一個例子就是安裝在智能城市中的基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境溫度傳感器，它可以在幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生大量關(guān)于活躍大氣溫度和濕度的數(shù)據(jù)。

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可見，物聯(lián)網(wǎng)一個重要特點是以數(shù)據(jù)為中心：

1. 海量性

假設(shè)有一個擁有100個傳感器的傳感網(wǎng)，而每個傳感節(jié)點每分鐘只傳回1Kb的數(shù)據(jù)，那么每天的數(shù)據(jù)量就達到1.4Gb。如果是一些大型的敏感的傳感網(wǎng)，每天的數(shù)據(jù)量可達1TB以上。至于未來物物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就是十分龐大的數(shù)量。因此物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)具有海量性。

2. 多態(tài)性

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包羅萬象，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)自然也是多種多樣。有溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù);有視頻、音頻等多媒體數(shù)據(jù);還有與用戶交換信息的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等等。數(shù)據(jù)的多態(tài)性必然增加數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，不同網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式可能不同，就算是相同類型的數(shù)據(jù)也會有單位和精度的差別，一個測量量在不同的時間也在變化。因此物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)具有多態(tài)性。

3. 關(guān)聯(lián)性及語義性

物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)都不會是相互獨立的。描述同一個實體的數(shù)據(jù)在時間上具有關(guān)聯(lián)性;描述不同實體的數(shù)據(jù)在空間上會有關(guān)聯(lián)性;描述實體的不同維度之間也具有關(guān)聯(lián)性。而不同的關(guān)聯(lián)性組合會產(chǎn)生豐富的語義，可以通過數(shù)據(jù)在時間或空間或維度上的關(guān)聯(lián)性推斷出實體的變化。

簡言之，在很多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中都需要對數(shù)量龐大的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行監(jiān)控，并對監(jiān)控采樣到的數(shù)據(jù)進行持久化。經(jīng)過分析不難看出，物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)類型有：

• RFID：射頻識別
• 地址/僅有標識符
• 過程，系統(tǒng)和對象的描述性數(shù)據(jù)
• 普遍的環(huán)境數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)
• 傳感器數(shù)據(jù)：多維時間序列數(shù)據(jù)
• 歷史數(shù)據(jù)
• 物理模型：模型是現(xiàn)實的模板
• 用于控制的執(zhí)行器和命令數(shù)據(jù)的狀態(tài)

所以，我們在為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用選擇數(shù)據(jù)庫之前應(yīng)考慮的因素有：

• 尺寸，比例和索引
• 處理大量數(shù)據(jù)時的有效性
• 用戶友好的模式
• 便攜性
• 查詢語言
• 流程建模和交易
• 異質(zhì)性和一體化
• 時間序列聚合
• 存檔
• 安全性和成本

下面通過一張圖來簡單分析一下當前各種用于大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)庫特點

從這張對比圖不難看出，這些基于存儲的數(shù)據(jù)庫各有其自己的優(yōu)勢和缺陷，Hbase 屬于 NO SQL ，雖然適合于高并發(fā)查詢，但它不直接支持SQL 查詢；MYSQL 屬于傳統(tǒng)的 RDS， 其系統(tǒng)的擴展性較差，不適合海量數(shù)據(jù)大批量處理;Redis 屬于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)， 過分依賴于內(nèi)存計算， 系統(tǒng)的擴展性和安全性較差。

那么究竟什么樣的數(shù)據(jù)適合于物聯(lián)網(wǎng)呢?

其實，很多年前在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有專門的數(shù)據(jù)庫來完成這個任務(wù)了，在工業(yè)領(lǐng)域這個叫實時數(shù)據(jù)庫。工業(yè)領(lǐng)域的實時數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)回寫(向設(shè)備發(fā)送指令)、采樣數(shù)據(jù)歸檔存盤等主要功能。

目前工業(yè)領(lǐng)域?qū)崟r數(shù)據(jù)庫基本上被國外廠家所壟斷，價格昂貴。例如，PI(Plant Information System)是由美國OSIsoft公司開發(fā)的一套基于Client/Server結(jié)構(gòu)的商品化軟件應(yīng)用平臺，作為工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)與上層管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，PI在工廠信息集成中扮演著特殊和重要的角色。PI數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)版本(只有5000個測點)就需要大約10萬美元，每個數(shù)據(jù)采集接口需要6000美元。這個價格對新興的物聯(lián)網(wǎng)公司來說代價太大了。

以下重點推薦幾款適用于物聯(lián)網(wǎng)的開源數(shù)據(jù)庫：

1. InfluxDB

開源網(wǎng)址：https://github.com/influxdata/influxdb

InfluxDB于2013年發(fā)布，是最近的數(shù)據(jù)庫之一。 Go編程語言用于開發(fā)此數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫完全基于LevelDB，一個鍵值數(shù)據(jù)庫。 InfluxDB是一個時間序列數(shù)據(jù)庫，用于優(yōu)化和處理時間序列數(shù)據(jù)。 2000年Kdb發(fā)布時間序列數(shù)據(jù)，但隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，InfluxDB開始流行起來，因為它推動了NoSQL，NewSQL和大量不斷增加的數(shù)據(jù)。

使用InfluxDB進行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢包括：

• 允許編制索引
• 它有一個類似于SQL的查詢語言
• 它還提供了缺失數(shù)據(jù)的內(nèi)置線性插值
• 它支持自動數(shù)據(jù)下采樣
• 支持連續(xù)查詢來計算聚合

2. CrateDB

開源網(wǎng)址：https://github.com/crate/crate

CrateDB是一個分布式SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。作為開源代碼并以Java編寫，它包含了來自Facebook Presto，Apache Lucene，Elasticsearch和Netty的組件，因此它的設(shè)計具有很高的可擴展性。 CrateDB是為了使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)正常工作而開發(fā)的。從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和連接汽車到可穿戴設(shè)備，CrateDB是新型物聯(lián)網(wǎng)解決方案創(chuàng)新者的常選數(shù)據(jù)庫。

使用CrateDB進行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢包括：

• 每秒數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點：快速，可線性擴展的數(shù)據(jù)攝取
• 實時查詢：列式索引和字段緩存提供內(nèi)存中的SQL性能
• 動態(tài)模式：即時添加和查詢新的傳感器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
• 物聯(lián)網(wǎng)分析：快速，強大的時間序列，AI，地理空間，文本搜索，連接，聚合
• 始終開啟：內(nèi)置數(shù)據(jù)復(fù)制和群集重新平衡確保不間斷的性能
• ANSI SQL：無需鎖定，便于任何開發(fā)人員使用和集成
• 內(nèi)置MQTT代理：直接從設(shè)備到數(shù)據(jù)庫集成
• 物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)：適用于Kafka，Grafana，NodeRED和其他流行的物聯(lián)網(wǎng)堆棧軟件
• 在任何地方運行，以便在邊緣或云中進行高效處理

3. RethinkDB

開源網(wǎng)址：https://github.com/rethinkdb/rethinkdb

在開源數(shù)據(jù)庫列表中，RethinkDB位于頂部。它是用于實時Web的可擴展JSON數(shù)據(jù)庫，它是從頭開始構(gòu)建的。 RethinkDB通過轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)引入了令人興奮的新訪問模式。當開發(fā)人員向其發(fā)送命令時，它可以不斷將更新后的查詢結(jié)果推送至應(yīng)用程序。這是開發(fā)人員稱為換卡的功能。 RethinkDB作為系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，實時存儲庫和消息代理，這是更改進程允許的。其實時推送體系結(jié)構(gòu)大大減少了構(gòu)建可擴展實時應(yīng)用程序所需的時間和精力。

將RethinkDB用于物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)的優(yōu)點包括：

• RethinkDB具有適用于檢查API的查詢語言，這非常容易設(shè)置和學(xué)習(xí)。
• 如果任何主服務(wù)器發(fā)生故障，命令會自動轉(zhuǎn)移到新服務(wù)器。
• 實時即插即用的節(jié)點功能，即使是一秒鐘也沒有停機時間，有助于節(jié)點的輕松添加。
• 通過Ruby和Tornado中的Eventmachine提供異步查詢，從而提供異步應(yīng)用程序編程接口。
• 它提供SSL訪問只是為了通過公共互聯(lián)網(wǎng)安全地訪問RethinkDB。
• Floor，Ceil和Round是由RethinkDB提供的各種數(shù)學(xué)運算符。

4. Apache Cassandra

開源網(wǎng)址：

• http://cassandra.apache.org/，
• https://github.com/apache/cassandra

Apache Cassandra是一個免費的開源分布式NoSQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，最初于2008年發(fā)布。它旨在通過許多商品服務(wù)器處理大量數(shù)據(jù)，提供高可用性，無單點故障。

在物聯(lián)網(wǎng)中，由于大量連接的設(shè)備，通過各種網(wǎng)絡(luò)生成，跟蹤和共享數(shù)據(jù)的規(guī)模非常巨大。 Cassandra非常擅長利用大量時間序列數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)直接來自設(shè)備，用戶，傳感器以及存在于不同地理位置的類似機制。

使用Apache Cassandra獲得物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢包括：

• 容錯
• 演示高性能
• 分散化：集群中的每個節(jié)點都是相同的
• 可擴展
• 耐用
• 確保您處于控制之下：每個更新都可以選擇同步和異步復(fù)制
• 彈性：讀取和寫入都是實時執(zhí)行的，因此任何應(yīng)用程序都沒有停機時間
• 專業(yè)支持：它強化了第三方提供的合同和服務(wù)。