БД для IoT: зберігання та оброблення даних з великої кількості пристроїв

Вкрай важливо, щоб пристрої, під'єднані один до одного через мережу, швидко взаємодіяли між собою і видавали потрібний результат без участі людини. Це можливо лише за наявності якісної інфраструктури, здатної оперативно обробляти великий потік інформації. Важливим її елементом є база даних для IoT, де збираються, зберігаються й аналізуються відомості з усіх підключених пристроїв. У цій статті ми розглянемо, як працює база даних для IoT і як оптимізувати її використання.

Що таке база даних для пристроїв IoT

IoT, також відомий як Internet of Things, IoT або «Інтернет речей» - це мережа під'єднаних один до одного пристроїв і технологій, які обмінюються даними та взаємодіють між собою. Простий приклад - фітнес-браслет, який збирає інформацію про ваш фізичний стан і надсилає її на смартфон, де вона обробляється та аналізується.

Серед відомих прикладів IoT також можна назвати:

• розумний дім - побутова техніка (розумні телевізори, холодильники, освітлення, кондиціонери) і системи безпеки, якими можна керувати через додатки;
• промисловий IoT - датчики і системи для моніторингу стану обладнання на заводах, відстеження продуктивності та автоматизації;
• розумні міста - системи управління вуличним освітленням, моніторинг дорожнього трафіку.

Уся інформація, одержувана з таких систем, має десь зберігатися й оброблятися. Для цього розробники, зокрема фахівці MEGASITE, задіюють сховища для IoT, здатні миттєво обробляти, фільтрувати, аналізувати відомості.

Характеристики баз даних IoT

Щоб ефективно справлятися зі своїми завданнями, якісні бази даних для IoT систем повинні відповідати таким вимогам:

• мати місткі сховища, оскільки передбачається робота з Big Data (великим обсягом інформації);
• легко витримувати наплив інформації без втрати продуктивності та затримок;
• швидко розподіляти дані за потрібними рівнями;
• забезпечувати продуктивну роботу з даними IoT, які надходять у різних форматах;
• відстежувати, як змінюються значення потрібного показника з часом, щоб аналізувати тенденції та виявляти закономірності, правильно прогнозувати результат;
• гарантувати високу надійність, щоб дані завжди були доступні для аналізу і не губилися при збоях;
• візуалізувати інформацію в зрозумілому вигляді (наприклад, за допомогою графіка);
• інтегруватися з різними системами і додатками;
• надійно захищатися від злому.

Гнучкість у розгортанні робить data-бази універсальнішими, дає змогу оптимально використовувати їх у різних умовах, оскільки покращує продуктивність, надійність і швидкість обробки інформації. Для цього сховища необхідно встановити в різних місцях - на самому пристрої, на розташованому поруч сервері, у хмарі, центрі обробки інформації.

Особливості роботи з даними IoT

Як працює база даних для IoT, залежить від типу сховищ - гарячого (потокового) або холодного (статичного). Перші фокусуються на інформації, яка постійно змінюється, другі - на зберіганні даних, які не потребують постійних корекцій. Вибір залежить від цілей замовника, але часто виникає необхідність застосовувати обидві форми.

Окремо варто відзначити графові бази даних для IoT систем, які активно використовують алгоритми ШІ, щоб ефективно моделювати та зберігати складні взаємозв'язки між об'єктами. Наразі цей напрямок вважається дуже перспективним.

Гарячі бази даних IoT

Потокові бази для IoT підходять для завдань, де важливе оперативне оброблення та зберігання інформації в реальному часі. Вони забезпечують швидкий доступ до часто використовуваних даних, які активно змінюються.

З особливостей гарячих БД для IoT даних варто виділити:

• висока продуктивність і швидкість обробки;
• миттєвий результат;
• мінімальні затримки.

Щоб працювати з даними, що активно змінюються, часто використовують NoSQL. Так називають різнорідні системи управління сховищами, які відрізняються від традиційних реляційних (SQL) систем гнучкістю в структурі та можливістю масштабування.

Холодні бази даних IoT

Статична база даних для функціонування IoT розрахована на архівні дані або рідко затребувану інформацію. Оскільки постійного оновлення файлів не потрібно, акцент робиться на їхнє надійне і безпечне зберігання.

На відміну від гарячих сховищ, надшвидкого доступу вони не забезпечують. За ціною холодна база даних для IoT менш затратна, оскільки використовуються дешевші методи зберігання - наприклад, HDD (жорсткі диски) або недорогі хмарні рішення.

Графова база даних для функціонування IoT

Так називають тип сховищ, які призначені для зберігання і обробки інформації, що надходить з різних пристроїв. Для цього використовується графова модель, де задіяні:

• вузли - об'єкти (прилади, сенсори), які генерують дані, і користувачі, які ці дані отримують;
• ребра - зв'язки між об'єктами, коли один пристрій взаємодіє з іншим (наприклад, сенсор відправляє інформацію на сервер).

Графові БД для IoT активно використовують AI, що дає змогу легко обробляти складні, багаторівневі зв'язки, зокрема неструктуровані відомості, які швидко змінюються. Графова модель ефективно відстежує всі залежності. Це корисно, наприклад, під час аналізу ланцюжків поставок або взаємодій сенсорів і приладів у розумних будинках, а також для швидкого виявлення шахрайства.

Як оптимізувати обробку та зберігання даних з IoT-пристроїв

Щоб база даних для IoT була ефективною, дуже важливо оптимізувати її роботу. Для цього використовують різні методи і технології, серед яких варто виділити:

• децентралізація, коли фільтрація та аналіз інформації виконуються якомога ближче до джерела їх виникнення, а не на віддалених центральних серверах. Спеціальний алгоритм визначає, чи достатньо локальної обробки, чи потрібно передавати дані далі;
• відмова від безперервного потоку інформації на сервер на користь пакетної передачі, щоб зменшити на нього навантаження. Особливо такий спосіб роботи з даними IoT корисний при використанні пристроїв, які мають обмежені ресурси;
• якісна компресія (архівація) допомагає заощадити трафік, місце в сховищі, прискорює передачу даних, знижує ризик їх втрати;
• використання ШІ для оптимізації роботи з файлами. Наприклад, система сама визначає, які відомості необхідно відправити в архів або холодну базу даних. ШІ може автоматично видалити відомості, які не несуть цінності для бізнесу;
• масштабування, яке дає змогу підключати до БД нові сервери, вузли, технології;
• розбивка великих обсягів інформації на більш дрібні, керовані частини (шарди). Кожна з цих частин зберігається на різних серверах або вузлах, що дає змогу базі даних обробляти великі обсяги інформації більш ефективно і підвищує її масштабованість.

Щоб детальніше дізнатися про розробку БД для IoT для свого проєкту, зв'яжіться з менеджером IT-компанії MEGASITE. Ми займаємося розробкою сайтів і пропонуємо комплексні рішення для ефективного управління сховищами для IoT-пристроїв.

Щоб зв'язатися з нами, зателефонуйте за номером +38 (050) 3986 274 або залиште свої контакти у формі зворотного зв'язку на нашому сайті.