БД для IoT: хранение и обработка данных с большого количества устройств

Крайне важно, чтобы устройства, подключенные друг к другу через сеть, быстро взаимодействовали между собой и выдавали нужный результат без участия человека. Это возможно лишь при наличии качественной инфраструктуры, способной оперативно обрабатывать большой поток информации. Важным ее элементом является база данных для IoT, где собираются, хранятся и анализируются сведения со всех подключенных устройств. В этой статье мы рассмотрим, как работает база данных для IoT и как оптимизировать ее использование.

Что такое база данных для устройств IoT

IoT, также известный как Internet of Things, IoT или «Интернет вещей» — это сеть подключенных друг к другу устройств и технологий, которые обмениваются данными и взаимодействуют между собой. Простой пример — фитнес-браслет, который собирает информацию о вашем физическом состоянии и отправляет ее на смартфон, где она обрабатывается и анализируется.

Среди известных примеров IoT также можно назвать:

• умный дом — бытовая техника (умные телевизоры, холодильники, освещение, кондиционеры) и системы безопасности, которыми можно управлять через приложения;
• промышленный IoT — датчики и системы для мониторинга состояния оборудования на заводах, отслеживания производительности и автоматизации;
• умные города — системы управления уличным освещением, мониторинг дорожного трафика.

Вся информация, получаемая с таких систем, должна где-то храниться и обрабатываться. Для этого разработчики, в том числе специалисты MEGASITE, задействуют хранилища для IoT, способные мгновенно обрабатывать, фильтровать, анализировать сведения.

Характеристики баз данных IoT

Чтобы эффективно справляться со своими задачами, качественные базы данных для IoT систем должны соответствовать таким требованиям:

• иметь вместительные хранилища, поскольку предполагается работа с Big Data (большим объемом информации);
• легко выдерживать наплыв информации без утраты производительности и задержек;
• быстро распределять данные по нужным уровням;
• обеспечивать продуктивную работу с данными IoT, которые поступают в разных форматах;
• отслеживать, как меняются значения нужного показателя со временем, чтобы анализировать тенденции и выявлять закономерности, правильно прогнозировать результат;
• гарантировать высокую надежность, чтобы данные всегда были доступны для анализа и не терялись при сбоях;
• визуализировать информацию в понятном виде (например, с помощью графика);
• интегрироваться с разными системами и приложениями;
• надежно защищаться от взлома.

Гибкость в развертывании делает data-базы универсальнее, позволяет оптимально использовать их в разных условиях, поскольку улучшает производительность, надежность и скорость обработки информации. Для этого хранилища необходимо установить в разных местах — на самом устройстве, на расположенном рядом сервере, в облаке, центре обработки информации.

Особенности работы с данными IoT

Как работает база данных для IoT, зависит от типа хранилищ — горячего (потокового) или холодного (статического). Первые фокусируются на информации, которая постоянно меняется, вторые — на хранении данных, не нуждающихся в постоянных коррекциях. Выбор зависит от целей заказчика, но часто возникает необходимость применять обе формы.

Отдельно стоит отметить графовые базы данных для IoT систем, которые активно используют алгоритмы ИИ, чтобы эффективно моделировать и хранить сложные взаимосвязи между объектами. Сейчас это направление считается очень перспективным.

Горячие базы данных IoT

Потоковые базы для IoT подходят для задач, где важна оперативная обработка и хранение информации в реальном времени. Они обеспечивают быстрый доступ к часто используемым и активно изменяющимся данным.

Из особенностей горячих БД для IoT данных стоит выделить:

• высокая производительность и скорость обработки;
• мгновенный результат;
• минимальные задержки.

Чтобы работать с активно меняющимися данными, часто используют NoSQL. Так называют разнородные системы управления хранилищами, которые отличаются от традиционных реляционных (SQL) систем гибкостью в структуре и возможностью масштабирования.

Холодные базы данных IoT

Статическая база данных для функционирования IoT рассчитана на архивные данные или редко востребованную информацию. Поскольку постоянного обновления файлов не требуется, акцент делается на их надежное и безопасное хранение.

В отличие от горячих хранилищ, сверхбыстрого доступа они не обеспечивают. По цене холодная база данных для IoT менее затратна, поскольку используются более дешевые методы хранения — например, HDD (жесткие диски) или недорогие облачные решения.

Графовая база данных для функционирования IoT

Так называют тип хранилищ, которые предназначены для хранения и обработки информации, поступающей с разных устройств. Для этого используется графовая модель, где задействованы:

• узлы — объекты (приборы, сенсоры), которые генерируют данные, и пользователи, которые эти данные получают;
• ребра — связи между объектами, когда одно устройство взаимодействует с другим (например, сенсор отправляет информацию на сервер).

Графовые БД для IoT активно используют AI, что позволяет легко обрабатывать сложные, многоуровневые связи, в том числе неструктурированные быстро изменяющиеся сведения. Графовая модель эффективно отслеживает все зависимости. Это полезно, например, при анализе цепочек поставок или взаимодействий сенсоров и приборов в умных домах, а также для быстрого обнаружения мошенничества.

Как оптимизировать обработку и хранение данных с IoT-устройств

Чтобы база данных для IoT была эффективной, очень важно оптимизировать ее работу. Для этого используют разные методы и технологии, среди которых стоит выделить:

• децентрализация, когда фильтрация и анализ информации выполняются как можно ближе к источнику их возникновения, а не на удаленных центральных серверах. Специальный алгоритм определяет, достаточно ли локальной обработки, или нужно передавать данные дальше;
• отказ от беспрерывного потока информации на сервер в пользу пакетной передачи, чтобы уменьшить на него нагрузку. Особенно такой способ работы с данными IoT полезен при использовании устройств, которые имеют ограниченные ресурсы;
• качественная компрессия (архивация) помогает сэкономить трафик, место в хранилище, ускоряет передачу данных, снижает риск ее потери;
• использование ИИ для оптимизации работы с файлами. Например, система сама определяет, какие сведения необходимо отправить в архив или холодную базу данных. ИИ может автоматически удалить сведения, которые не несут ценности для бизнеса;
• масштабирование, которое позволяет подключать к БД новые серверы, узлы, технологии;
• разбивка больших объемом информации на более мелкие, управляемые части (шарды). Каждая из этих частей хранится на разных серверах или узлах, что позволяет базе данных обрабатывать большие объемы информации более эффективно и повышает ее масштабируемость.

Чтобы детальнее узнать о разработке БД для IoT для своего проекта, свяжитесь с менеджером IT-компании MEGASITE. Мы занимаемся разработкой сайтов и предлагаем комплексные решения для эффективного управления хранилищами для IoT-устройств.

Чтобы связаться с нами, позвоните по номеру +38 (050) 3986 274 или оставьте свои контакты в форме обратной связи на нашем сайте.