趙培植

【摘要】 ? ?物聯(lián)網(wǎng)技術是連接大量智能傳感設備的巨大互聯(lián)網(wǎng)。近年來，物聯(lián)網(wǎng)已被越來越多的行業(yè)廣泛使用。隨著主要用途和業(yè)務規(guī)模的擴大，物聯(lián)網(wǎng)技術中傳感設備應用的總數(shù)也在不斷增加，傳感設備不斷收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到大數(shù)據(jù)中心，從而形成了物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息有兩種主要類別。一種是標準傳感器收集的非結構化數(shù)據(jù)，另一種是非標準傳感器（例如監(jiān)控攝像機）收集的非結構化數(shù)據(jù)（例如照片和視頻），大量的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)是分布式存儲系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。為了更好地解決上述問題，本文明確提出了一種混合技術的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲策略，并提出了在異構互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)環(huán)境中具有類似要求的數(shù)據(jù)存儲問題的處理概念。

【關鍵詞】 ? ?物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù) ? ?存儲于管理 ? ?技術研究

引言：

物聯(lián)網(wǎng)技術的典型特征是以數(shù)據(jù)信息為管理中心，從而促進了物聯(lián)網(wǎng)技術管理系統(tǒng)框架的應用，使其完全不同于其他計算機網(wǎng)絡存儲，例如緊密圍繞基于互聯(lián)網(wǎng)中心的物聯(lián)網(wǎng)會圍繞以設備管理中心為的傳感器網(wǎng)絡。與前兩者相比，關注數(shù)據(jù)存儲和管理的核心概念是物聯(lián)網(wǎng)技術數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)設計規(guī)則。數(shù)據(jù)存儲管理中心是基于最低級別的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構建的，將硬件和軟件這兩個技術方面緊密結合，構建了一個以數(shù)據(jù)信息為管理中心的高可靠性和高安全系數(shù)的應用系統(tǒng)，向公司客戶展示高效的數(shù)據(jù)存儲和管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)必須充分考慮未來存儲數(shù)億信息的特性及其高效的文本檢索功能。在對映體數(shù)據(jù)存儲方法的科學研究的基礎上，找到適合特殊要求的通用數(shù)據(jù)存儲方案，為互聯(lián)網(wǎng)異構大數(shù)據(jù)的存儲于管理提供積極地借鑒意義。

一、物聯(lián)網(wǎng)層次與信息服務系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)技術分為四個級別。數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)是關鍵。它位于數(shù)據(jù)信息層。它將傳感器收集的大量信息傳輸?shù)交诨ヂ?lián)網(wǎng)統(tǒng)一api接口以進行遠程控制，并為本地應用程序，外部應用程序和外部數(shù)據(jù)服務提供服務。該系統(tǒng)基于多級數(shù)據(jù)服務的呈現(xiàn)，實現(xiàn)了承上啟下的作用，這是完成物聯(lián)網(wǎng)技術連接和通信的關鍵前提。根據(jù)數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)平臺的使用，可以完成互聯(lián)網(wǎng)對象的數(shù)據(jù)收集，跟蹤和定位。其智能的系統(tǒng)管理使得物聯(lián)網(wǎng)技術得到了廣泛的應用。

1.1感知層

認知層位于物聯(lián)網(wǎng)技術的最底層。它將由硬件配置收集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到傳輸層。它是所有數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。該層的關鍵是由RFID互聯(lián)網(wǎng)和由各種信息內(nèi)容的磁感應組件和傳感器網(wǎng)絡組成。

1.2網(wǎng)絡層

為了更好地能夠更好地進行認知能力層數(shù)據(jù)和信息的遠距離傳輸，并更好地確保所收集的數(shù)據(jù)信息能夠立即安全地傳輸給接收者，有必要依靠大數(shù)據(jù)技術與各種此類通信網(wǎng)絡的技術集成。隨著我國5G技術水平的提升和應用，物聯(lián)網(wǎng)對于長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?，并且變得越來越可靠?/p>

1.3數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)信息層主要負責處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)信息，該網(wǎng)絡層屬于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡服務系統(tǒng)的子模塊。該系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的許多對映體數(shù)據(jù)存儲和管理方法。此外，它適合在不同的適用性和里程碑時間查詢和處理業(yè)務規(guī)模數(shù)據(jù)信息，并向外界開放以顯示針對不同類型的IoT應用程序流程的統(tǒng)一開放API。

1.4應用層

網(wǎng)絡層位于物聯(lián)網(wǎng)的技術層，負責將數(shù)據(jù)顯示到外部。網(wǎng)絡層包括兩個主要組件：應用程序平臺子層和業(yè)務系統(tǒng)子層。其中，應用程序平臺子層負責跨系統(tǒng)之間的資源共享和通信。業(yè)務系統(tǒng)子層包括應用程序領域，例如信息安全，遠程醫(yī)療系統(tǒng)，智能城市以及智能農(nóng)業(yè)等行業(yè)應用。

二、數(shù)據(jù)存儲技術

數(shù)據(jù)存儲和管理是物聯(lián)網(wǎng)技術數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)的關鍵。在此階段，物聯(lián)網(wǎng)技術的大量信息存儲和管理有許多解決方案。以下主要基于系統(tǒng)文件，數(shù)據(jù)庫查詢及其混合數(shù)據(jù)存儲技術的三個技術方面來進行有關物聯(lián)網(wǎng)技術中海量信息存儲的相關研究。

2.1基于文件的數(shù)據(jù)存儲技術

在初期，數(shù)據(jù)信息的存儲主要基于文本的XML方法，而數(shù)據(jù)信息的存儲方法則以文本文檔的形式存儲在系統(tǒng)文件中。使用預定義的文本數(shù)據(jù)庫索引技術可以大大提高查看效率。但是，缺少文本存儲是因為很難維護數(shù)據(jù)庫索引。由于XML文本文檔中數(shù)據(jù)信息的更改，可能會重建文本文檔數(shù)據(jù)庫索引。因為這種方法通常是基于數(shù)據(jù)信息在文檔中的物理位置來進行數(shù)據(jù)庫索引的精確定位，所以一旦數(shù)據(jù)信息被更改，它將導致其他數(shù)據(jù)信息的相對變化。

2.2基于關系型數(shù)據(jù)庫的存儲技術

考慮到基于文本文檔數(shù)據(jù)信息的分布式系統(tǒng)可以解決非結構化數(shù)據(jù)，對于非結構化數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的關系數(shù)據(jù)庫的存儲具有其獨特的優(yōu)勢。根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)字模型，數(shù)據(jù)庫查詢實體模型分為兩種：關系數(shù)據(jù)庫和非關系數(shù)據(jù)庫。其中，RDBMS是關系數(shù)據(jù)庫（MySQL，SQLServer，Oracle）的典型含義。

2.3基于混合技術的數(shù)據(jù)存儲技術

為了更好地在智能能源中存儲大量異構數(shù)據(jù)信息，設計基于混合技術數(shù)據(jù)存儲策略，其中使用系統(tǒng)文件存儲智能能源文件，而文件時間信息內(nèi)容和路徑信息內(nèi)容則用非結構化的數(shù)據(jù)存儲在關系數(shù)據(jù)庫中?；旌霞夹g在根據(jù)系統(tǒng)文件和數(shù)據(jù)庫查詢的使用來存儲數(shù)據(jù)和信息方面具有不同的優(yōu)勢，因為它涉及兩種數(shù)據(jù)的不同類型的分布式存儲，盡管它在瀏覽數(shù)據(jù)和信息時比在數(shù)據(jù)庫中具有更多的優(yōu)勢，但系統(tǒng)的特性也受到了較大的影響。

三、面向物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲與管理技術應用

3.1分布式文件系統(tǒng)

在履行其職責的整個過程中，必須使用分布式系統(tǒng)來改善計算機網(wǎng)絡的應用。確保對多臺計算機執(zhí)行分布式體系結構文檔設置，以便可以將文本文檔存儲在相關的電子計算機節(jié)點中。許多電子計算機連接點已連接并轉(zhuǎn)換為電子計算機集群。在特殊設計方案的工作中，通常使用“虛擬服務器/ Web服務器”方法。在這里的所有全過程中，都考慮了系統(tǒng)的可靠性，延展性，性能優(yōu)化問題，以改善技術的應用。從物聯(lián)網(wǎng)技術中大數(shù)據(jù)發(fā)展的當前階段可以看出，分布式系統(tǒng)使用HaD HDFS作為特殊內(nèi)容。 HDFS可以存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)信息的可靠性和安全性，并提高數(shù)據(jù)信息的傳輸速度。此外，HDFS本身具有不同的優(yōu)勢，例如流數(shù)據(jù)的讀寫功能，大數(shù)據(jù)及其混合開發(fā)兼容模式特性。有優(yōu)點也有缺點。例如，低延遲數(shù)據(jù)信息瀏覽不適用于HDFS，小文件的總數(shù)很小，并且其中的文件無法立即更改。這種情況的發(fā)生將對后續(xù)工作造成極大的傷害。

3.2分布式數(shù)據(jù)庫

分布式架構數(shù)據(jù)庫的查詢關鍵字是HBase，數(shù)據(jù)庫本身具有很高的可靠性和可伸縮性。它可以用于存儲非結構化數(shù)據(jù)和半非結構化數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，并且可以用于多種類型。適用于多種類型的頁面訪問和顯示。從技術專業(yè)人員的角度考慮，在選擇數(shù)據(jù)庫和訪問方法時，應考慮特定的應用程序要求，以促進有效和適當?shù)厥褂迷L問方法的優(yōu)點。與傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫相比，HBase數(shù)據(jù)庫的結構更簡單。在數(shù)據(jù)存儲鏈路中，將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為字符串數(shù)組，可以將信息網(wǎng)絡的安全系數(shù)提高到更高的水平。從客戶的角度來看，如果要快速可靠地進行數(shù)據(jù)存儲，則必須合理地更改基本數(shù)據(jù)類型，以確?？梢詫⒎墙Y構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為成對的字符串數(shù)組。能夠容易地指示所存儲的數(shù)據(jù)信息是方便的。值得一提的是，HBase在互聯(lián)網(wǎng)技術大數(shù)據(jù)存儲和管理方法的技術研究和應用中還具有許多豐富多彩的功能，例如數(shù)據(jù)信息維護，數(shù)據(jù)信息sql索引，數(shù)據(jù)信息可伸縮性等。分布式的優(yōu)點必須靈活使用數(shù)據(jù)庫管理，以確保數(shù)據(jù)存儲的預期結果。

3.3云數(shù)據(jù)庫

在云技術中，阿里云數(shù)據(jù)庫起著非常重要的作用。它可以執(zhí)行數(shù)據(jù)庫部署和虛擬技術，促進數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲功能的改進，避免重復部署問題，并減少資源消耗。它可以顯示升級系統(tǒng)配置的出色應用點。阿里云數(shù)據(jù)庫可以演示各種數(shù)據(jù)庫的功能，方便數(shù)據(jù)和信息的存儲和管理，并集成相關的數(shù)據(jù)庫服務進行分析。客戶可以通過遠程操作使用各種阿里云數(shù)據(jù)庫，獲得相同的實際效果。對于客戶而言，阿里云數(shù)據(jù)庫就像一個簡單的電子信息技術。使用它時，不需要掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念以及物理層表面上的每個關鍵鏈接，而只需根據(jù)自己的需要選擇相對角色。值得一提的是，客戶還可以將數(shù)據(jù)信息和信息內(nèi)容存儲在阿里云數(shù)據(jù)庫中，這種數(shù)據(jù)存儲可以在百度云平臺，360云盤等許多服務平臺上進行。有益于高效高效的數(shù)據(jù)存儲還可以在很大的程度上保證數(shù)據(jù)信息的真實性，有效性和準確性。此外，在所有數(shù)據(jù)存儲和管理方法的全過程中，借助阿里云數(shù)據(jù)庫的信息檢索功能，客戶可以快速，輕松地找到所需的數(shù)據(jù)信息和信息內(nèi)容，從而節(jié)省了時間和精力。云數(shù)據(jù)庫技術具備易用性和高性能的特征，能夠被廣泛地應用在市場各個行業(yè)和領域，為社會發(fā)展和人們的生產(chǎn)生活提供便利。通過這樣的方式，工作的質(zhì)量和效率也會得到提升。

3.4 No SQL數(shù)據(jù)庫

關于物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)存儲和管理方法，SQL數(shù)據(jù)庫尤為重要。在該數(shù)據(jù)庫中，傳統(tǒng)的關系模型被非關系模型取代。常見的非關系模型包括鍵值數(shù)字模型，文本文件數(shù)字模型和列族數(shù)字模型。在特殊的應用軟件中，NoSQL數(shù)據(jù)庫的表結構是不固定的，因此數(shù)據(jù)信息的連續(xù)操作過程很少，并且不容易遵守事務管理的原子性和一致性特征。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，沒有SQL數(shù)據(jù)庫具有更強的協(xié)調(diào)性和可伸縮性。它可以集成數(shù)據(jù)庫管理和云計算技術，以顯示事件后數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析的出色應用點，以確保數(shù)據(jù)信息分析的預期結果，并確?？梢杂行У厥褂脭?shù)據(jù)信息和信息內(nèi)容。在對當前發(fā)展進行分析的基礎上，NoSQL數(shù)據(jù)庫管理在特殊應用中存在很多不足，如原創(chuàng)性不足，應用范圍狹窄，影響較大等。在這種情況下，技術專業(yè)人員必須聯(lián)系實際的數(shù)據(jù)存儲和管理法規(guī)，以合理選擇No SQL數(shù)據(jù)庫。

以鍵值數(shù)據(jù)庫查詢?yōu)槔?，包括Big Table，Dynamo等，列族數(shù)據(jù)庫查詢包括Hadoop DB，Green PLum等，不同數(shù)據(jù)庫有著各自的特點和優(yōu)勢，通過合理的選擇和應用，能夠?qū)?shù)據(jù)庫的價值最大限度地發(fā)揮出來。

四、面向物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲策略應用

4.1數(shù)據(jù)儲存分析

物聯(lián)網(wǎng)的技術數(shù)據(jù)信息來自自然界的各種異構信息傳感設備。物聯(lián)網(wǎng)技術數(shù)據(jù)信息的關鍵特征具有以下四個方面：

1.海量性：以物聯(lián)網(wǎng)技術的監(jiān)控攝像機為例，連接到網(wǎng)絡的監(jiān)控攝像機收集數(shù)據(jù)，信息間隔大約為3分鐘，傳感器收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端。在一天的工作中創(chuàng)建1000條數(shù)據(jù)信息記錄非常容易。假設我國有2億個監(jiān)視攝像機連接到網(wǎng)絡，則在日常工作中會產(chǎn)生2000億條數(shù)據(jù)和信息記錄。

2.實時性：實用性是物聯(lián)網(wǎng)技術數(shù)據(jù)信息的關鍵特征之一，這意味著信息內(nèi)容傳感器機器設備期望快速開發(fā)收集到的認知數(shù)據(jù)信息并將其存儲在智能管理系統(tǒng)中，然后會直接獲得相應的分析結果，并立即反饋給移動客戶端。

3.時序性和結構化性：數(shù)據(jù)信息為時鐘頻率，必須包含時間格式。物聯(lián)網(wǎng)技術的信息內(nèi)容傳感設備會根據(jù)人為因素預先設置數(shù)據(jù)收集頻率的周期時間，在被外部事件觸發(fā)后將連續(xù)生成最新數(shù)據(jù)，并且傳感器將在每個時間點進行匹配并創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)，必須立即記錄數(shù)據(jù)信息。此外，微博和微信中還存儲了許多非結構化數(shù)據(jù)，可以是文本，視頻，照片和圖像等。

4.有限周期性：智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息具有基于時間的存儲對策。例如，某些數(shù)據(jù)信息僅需要存儲一個月，一年甚至更長的時間，以更好地提高硬盤存儲空間的應用效率。為了使利潤最大化，系統(tǒng)最好具有自動刪除歷史數(shù)據(jù)信息的功能。

4.2數(shù)據(jù)分類

由于物聯(lián)網(wǎng)技術智能終端傳感器的不同特性，促使數(shù)據(jù)信息收集和提交的文件格式并不完全一致。在大多數(shù)情況下，它可以分為兩類。一個是由統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)指示的非結構化數(shù)據(jù)，通常存儲在關系數(shù)據(jù)庫中。另一個是統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無法指示的非結構化數(shù)據(jù)。存儲在系統(tǒng)文件或不相關的數(shù)據(jù)庫查詢中，此類數(shù)據(jù)信息可以是照片，文本和視頻。

為了存儲非結構化數(shù)據(jù)，可以在此階段完成一些NoSQL數(shù)據(jù)庫查詢。存儲的思想是先根據(jù)二進制文件格式獲取數(shù)據(jù)，然后再將其存儲在NoSQL中之前根據(jù)BASE64編號或其他編碼方法對其進行轉(zhuǎn)換。讀取數(shù)據(jù)時，先反匯編BASE64編號的編解碼器或其他編解碼方法，然后將編解碼器之后的準備處理結果轉(zhuǎn)換為編譯器之前的原始格式文件，并開始輸出。使用NoSQL內(nèi)存數(shù)據(jù)庫（例如Redis，Memcached等），這種類型的幾種編碼和解碼所造成的特征損失的影響較小。眾所周知，對于NoSQL來說，數(shù)據(jù)存儲仍然必須在硬盤上進行，并且似乎更適合使用系統(tǒng)文件進行存儲。盡管在此階段存在使用NoSQL處理非結構化數(shù)據(jù)存儲的情況，但是出于對數(shù)據(jù)信息擴展和數(shù)據(jù)備份傳輸?shù)目紤]，本文并未選擇此類計劃來進行非結構化數(shù)據(jù)存儲。

此外，就存儲性能參數(shù)而言，非結構化和結構化數(shù)據(jù)也彼此不同。關于結構化數(shù)據(jù)的存儲，數(shù)據(jù)信息記錄所占的容量并不大，在特殊情況下只能達到KB級，使用RDBMS存儲這種類型的數(shù)據(jù)信息更為合適。對于非結構化數(shù)據(jù)的存儲，單個文檔的體積很小。在大多數(shù)情況下，讀寫能力塊大小設置為64KB或1MB，并且可以在單個文檔中繼續(xù)讀取和寫入，在這種情況下其讀取和寫入速率表現(xiàn)更快。

4.3物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲模型的整體設計

在制定了物聯(lián)網(wǎng)技術的數(shù)據(jù)存儲技術之后，考慮了系統(tǒng)的可靠安全性能，高效的讀取能力，事務處理，數(shù)據(jù)傳輸，獨立的小文檔分析，緩存預防措施及其負載均衡七個關鍵要素。存儲數(shù)字模型從上到下分為三層：存儲層，服務項目層和網(wǎng)絡技術應用層。數(shù)據(jù)存儲數(shù)字模型的整體結構如圖1所示。存儲層是所有數(shù)據(jù)存儲整體框架的底層。該層的關鍵作用是持久存儲數(shù)據(jù)信息的實際操作。該層由三大部分組成，即Mycat構建的分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢，文檔分布式存儲FastDFS及其緩存文件控制模塊Redis。其中，F(xiàn)astDFS分布式存儲用于在物聯(lián)網(wǎng)中存儲照片和文本文檔等非結構化數(shù)據(jù); MySQL相關的數(shù)據(jù)庫查詢用于在物聯(lián)網(wǎng)技術中存儲基于值的數(shù)據(jù)信息; Redis數(shù)據(jù)庫查詢功能用作CDN，以加速最低級別數(shù)據(jù)信息的存儲。

服務項目層是物聯(lián)網(wǎng)技術的數(shù)據(jù)存儲實體模型的內(nèi)部層。它的功能包括解決網(wǎng)絡層的業(yè)務流程以及在存儲層瀏覽和顯示數(shù)據(jù)信息的服務項目。該層的關鍵包括一個單獨的小文件合并和數(shù)據(jù)庫索引控制模塊及其事務管理控制模塊。

事務管理模塊的工作職責是改善MySQL數(shù)據(jù)庫查詢在事務的原子性，一致性，保護性和連續(xù)性方面的應用。小文件合并和數(shù)據(jù)庫索引控制模塊用于解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中大文件的FastDFS問題，制定適合大量單個小文件攜帶的數(shù)據(jù)存儲設計模型打包策略，并創(chuàng)建小文件（照片，文本）打包的數(shù)據(jù)庫索引計劃，照片和文本文件的數(shù)據(jù)庫索引信息內(nèi)容隨后存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫查詢中，并且數(shù)據(jù)庫索引用于控制數(shù)據(jù)庫的應用程序。

網(wǎng)絡層位于數(shù)據(jù)存儲實體模型的最高級別。關鍵功能是解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的各種業(yè)務流程。它還向外部展示了統(tǒng)一訪問記錄服務系統(tǒng)的api接口。統(tǒng)一瀏覽api界面的好處取決于為業(yè)務流程解析控制模塊提供的幫助，而優(yōu)勢則取決于在業(yè)務流程的中后期改變時需要更改先前定義的統(tǒng)一瀏覽api接口，這需要可以減少開發(fā)人員更改最低級別的編碼量的工作量。業(yè)務流程解析控制模塊的功能是根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息瀏覽套接字推送的信息內(nèi)容，識別業(yè)務類型。

五、結束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，由它引起的數(shù)據(jù)量也在不斷增加。如何解決在異構網(wǎng)絡中存儲和管理大數(shù)據(jù)的問題已成為當務之急。關于對映體數(shù)據(jù)信息的典型特征，考慮到適用性，可伸縮性，分布式系統(tǒng)和可靠性等方面，并明確指出使用物聯(lián)網(wǎng)作為混合存儲策略。創(chuàng)建了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲的整體概念模型，確立了技術優(yōu)勢和技術特征。只有這樣，我們才能靈活利用技術優(yōu)勢，滿足數(shù)據(jù)信息的要求，提高數(shù)據(jù)信息的利用率，為我國技術發(fā)展的強勁發(fā)展奠定基礎。

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