物聯網大數據存儲與管理技術研究

趙培植

【摘要】 ? ?物聯網技術是連接大量智能傳感設備的巨大互聯網。近年來，物聯網已被越來越多的行業廣泛使用。隨著主要用途和業務規模的擴大，物聯網技術中傳感設備應用的總數也在不斷增加，傳感設備不斷收集數據并將其發送到大數據中心，從而形成了物聯網大數據。物聯網數據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據，另一種是非標準傳感器（例如監控攝像機）收集的非結構化數據（例如照片和視頻），大量的物聯網大數據是分布式存儲系統的巨大挑戰。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網數據存儲策略，并提出了在異構互聯網大數據環境中具有類似要求的數據存儲問題的處理概念。

【關鍵詞】 ? ?物聯網大數據 ? ?存儲于管理 ? ?技術研究

引言：

物聯網技術的典型特征是以數據信息為管理中心，從而促進了物聯網技術管理系統框架的應用，使其完全不同于其他計算機網絡存儲，例如緊密圍繞基于互聯網中心的物聯網會圍繞以設備管理中心為的傳感器網絡。與前兩者相比，關注數據存儲和管理的核心概念是物聯網技術數據服務系統設計規則。數據存儲管理中心是基于最低級別的數據庫系統構建的，將硬件和軟件這兩個技術方面緊密結合，構建了一個以數據信息為管理中心的高可靠性和高安全系數的應用系統，向公司客戶展示高效的數據存儲和管理信息系統。該系統必須充分考慮未來存儲數億信息的特性及其高效的文本檢索功能。在對映體數據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據存儲方案，為互聯網異構大數據的存儲于管理提供積極地借鑒意義。

一、物聯網層次與信息服務系統

物聯網技術分為四個級別。數據服務系統是關鍵。它位于數據信息層。它將傳感器收集的大量信息傳輸到基于互聯網統一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據服務提供服務。該系統基于多級數據服務的呈現，實現了承上啟下的作用，這是完成物聯網技術連接和通信的關鍵前提。根據數據服務系統平臺的使用，可以完成互聯網對象的數據收集，跟蹤和定位。其智能的系統管理使得物聯網技術得到了廣泛的應用。

1.1感知層

認知層位于物聯網技術的最底層。它將由硬件配置收集的數據信息發送到傳輸層。它是所有數據服務系統的數據源。該層的關鍵是由RFID互聯網和由各種信息內容的磁感應組件和傳感器網絡組成。

1.2網絡層

為了更好地能夠更好地進行認知能力層數據和信息的遠距離傳輸，并更好地確保所收集的數據信息能夠立即安全地傳輸給接收者，有必要依靠大數據技術與各種此類通信網絡的技術集成。隨著我國5G技術水平的提升和應用，物聯網對于長距離數據傳輸的速度越來越快，并且變得越來越可靠。

1.3數據層

數據信息層主要負責處理網絡層的數據信息，該網絡層屬于物聯網網絡服務系統的子模塊。該系統的目標是實現物聯網的許多對映體數據存儲和管理方法。此外，它適合在不同的適用性和里程碑時間查詢和處理業務規模數據信息，并向外界開放以顯示針對不同類型的IoT應用程序流程的統一開放API。

1.4應用層

網絡層位于物聯網的技術層，負責將數據顯示到外部。網絡層包括兩個主要組件：應用程序平臺子層和業務系統子層。其中，應用程序平臺子層負責跨系統之間的資源共享和通信。業務系統子層包括應用程序領域，例如信息安全，遠程醫療系統，智能城市以及智能農業等行業應用。

二、數據存儲技術

數據存儲和管理是物聯網技術數據服務系統的關鍵。在此階段，物聯網技術的大量信息存儲和管理有許多解決方案。以下主要基于系統文件，數據庫查詢及其混合數據存儲技術的三個技術方面來進行有關物聯網技術中海量信息存儲的相關研究。

2.1基于文件的數據存儲技術

在初期，數據信息的存儲主要基于文本的XML方法，而數據信息的存儲方法則以文本文檔的形式存儲在系統文件中。使用預定義的文本數據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據庫索引。由于XML文本文檔中數據信息的更改，可能會重建文本文檔數據庫索引。因為這種方法通常是基于數據信息在文檔中的物理位置來進行數據庫索引的精確定位，所以一旦數據信息被更改，它將導致其他數據信息的相對變化。

2.2基于關系型數據庫的存儲技術

考慮到基于文本文檔數據信息的分布式系統可以解決非結構化數據，對于非結構化數據，物聯網數據信息的關系數據庫的存儲具有其獨特的優勢。根據數據庫數字模型，數據庫查詢實體模型分為兩種：關系數據庫和非關系數據庫。其中，RDBMS是關系數據庫（MySQL，SQLServer，Oracle）的典型含義。

2.3基于混合技術的數據存儲技術

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

三、面向物聯網的數據存儲與管理技術應用

3.1分布式文件系統

在履行其職責的整個過程中，必須使用分布式系統來改善計算機網絡的應用。確保對多臺計算機執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點中。許多電子計算機連接點已連接并轉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，都考慮了系統的可靠性，延展性，性能優化問題，以改善技術的應用。從物聯網技術中大數據發展的當前階段可以看出，分布式系統使用HaD HDFS作為特殊內容。 HDFS可以存儲數據數據，確保數據信息的可靠性和安全性，并提高數據信息的傳輸速度。此外，HDFS本身具有不同的優勢，例如流數據的讀寫功能，大數據及其混合開發兼容模式特性。有優點也有缺點。例如，低延遲數據信息瀏覽不適用于HDFS，小文件的總數很小，并且其中的文件無法立即更改。這種情況的發生將對后續工作造成極大的傷害。

3.2分布式數據庫

分布式架構數據庫的查詢關鍵字是HBase，數據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據和半非結構化數據信息內容，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。從技術專業人員的角度考慮，在選擇數據庫和訪問方法時，應考慮特定的應用程序要求，以促進有效和適當地使用訪問方法的優點。與傳統的關系數據庫相比，HBase數據庫的結構更簡單。在數據存儲鏈路中，將數據信息轉換為字符串數組，可以將信息網絡的安全系數提高到更高的水平。從客戶的角度來看，如果要快速可靠地進行數據存儲，則必須合理地更改基本數據類型，以確?？梢詫⒎墙Y構化數據和非結構化數據轉換為成對的字符串數組。能夠容易地指示所存儲的數據信息是方便的。值得一提的是，HBase在互聯網技術大數據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，例如數據信息維護，數據信息sql索引，數據信息可伸縮性等。分布式的優點必須靈活使用數據庫管理，以確保數據存儲的預期結果。

3.3云數據庫

在云技術中，阿里云數據庫起著非常重要的作用。它可以執行數據庫部署和虛擬技術，促進數據庫數據存儲功能的改進，避免重復部署問題，并減少資源消耗。它可以顯示升級系統配置的出色應用點。阿里云數據庫可以演示各種數據庫的功能，方便數據和信息的存儲和管理，并集成相關的數據庫服務進行分析?？蛻艨梢酝ㄟ^遠程操作使用各種阿里云數據庫，獲得相同的實際效果。對于客戶而言，阿里云數據庫就像一個簡單的電子信息技術。使用它時，不需要掌握數據庫的基本概念以及物理層表面上的每個關鍵鏈接，而只需根據自己的需要選擇相對角色。值得一提的是，客戶還可以將數據信息和信息內容存儲在阿里云數據庫中，這種數據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據存儲還可以在很大的程度上保證數據信息的真實性，有效性和準確性。此外，在所有數據存儲和管理方法的全過程中，借助阿里云數據庫的信息檢索功能，客戶可以快速，輕松地找到所需的數據信息和信息內容，從而節省了時間和精力。云數據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和領域，為社會發展和人們的生產生活提供便利。通過這樣的方式，工作的質量和效率也會得到提升。

3.4 No SQL數據庫

關于物聯網的大數據存儲和管理方法，SQL數據庫尤為重要。在該數據庫中，傳統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字模型，文本文件數字模型和列族數字模型。在特殊的應用軟件中，NoSQL數據庫的表結構是不固定的，因此數據信息的連續操作過程很少，并且不容易遵守事務管理的原子性和一致性特征。與傳統數據庫相比，沒有SQL數據庫具有更強的協調性和可伸縮性。它可以集成數據庫管理和云計算技術，以顯示事件后數據存儲和數據分析的出色應用點，以確保數據信息分析的預期結果，并確?？梢杂行У厥褂脭祿畔⒑托畔热?。在對當前發展進行分析的基礎上，NoSQL數據庫管理在特殊應用中存在很多不足，如原創性不足，應用范圍狹窄，影響較大等。在這種情況下，技術專業人員必須聯系實際的數據存儲和管理法規，以合理選擇No SQL數據庫。

以鍵值數據庫查詢為例，包括Big Table，Dynamo等，列族數據庫查詢包括Hadoop DB，Green PLum等，不同數據庫有著各自的特點和優勢，通過合理的選擇和應用，能夠將數據庫的價值最大限度地發揮出來。

四、面向物聯網的數據存儲策略應用

4.1數據儲存分析

物聯網的技術數據信息來自自然界的各種異構信息傳感設備。物聯網技術數據信息的關鍵特征具有以下四個方面：

1.海量性：以物聯網技術的監控攝像機為例，連接到網絡的監控攝像機收集數據，信息間隔大約為3分鐘，傳感器收集的數據發送到云端。在一天的工作中創建1000條數據信息記錄非常容易。假設我國有2億個監視攝像機連接到網絡，則在日常工作中會產生2000億條數據和信息記錄。

2.實時性：實用性是物聯網技術數據信息的關鍵特征之一，這意味著信息內容傳感器機器設備期望快速開發收集到的認知數據信息并將其存儲在智能管理系統中，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：數據信息為時鐘頻率，必須包含時間格式。物聯網技術的信息內容傳感設備會根據人為因素預先設置數據收集頻率的周期時間，在被外部事件觸發后將連續生成最新數據，并且傳感器將在每個時間點進行匹配并創建新的數據，必須立即記錄數據信息。此外，微博和微信中還存儲了許多非結構化數據，可以是文本，視頻，照片和圖像等。

4.有限周期性：智能管理系統的數據信息具有基于時間的存儲對策。例如，某些數據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，系統最好具有自動刪除歷史數據信息的功能。

4.2數據分類

由于物聯網技術智能終端傳感器的不同特性，促使數據信息收集和提交的文件格式并不完全一致。在大多數情況下，它可以分為兩類。一個是由統一數據庫系統指示的非結構化數據，通常存儲在關系數據庫中。另一個是統一數據庫系統無法指示的非結構化數據。存儲在系統文件或不相關的數據庫查詢中，此類數據信息可以是照片，文本和視頻。

為了存儲非結構化數據，可以在此階段完成一些NoSQL數據庫查詢。存儲的思想是先根據二進制文件格式獲取數據，然后再將其存儲在NoSQL中之前根據BASE64編號或其他編碼方法對其進行轉換。讀取數據時，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換為編譯器之前的原始格式文件，并開始輸出。使用NoSQL內存數據庫（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，數據存儲仍然必須在硬盤上進行，并且似乎更適合使用系統文件進行存儲。盡管在此階段存在使用NoSQL處理非結構化數據存儲的情況，但是出于對數據信息擴展和數據備份傳輸的考慮，本文并未選擇此類計劃來進行非結構化數據存儲。

此外，就存儲性能參數而言，非結構化和結構化數據也彼此不同。關于結構化數據的存儲，數據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存儲這種類型的數據信息更為合適。對于非結構化數據的存儲，單個文檔的體積很小。在大多數情況下，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讀取和寫入，在這種情況下其讀取和寫入速率表現更快。

4.3物聯網數據存儲模型的整體設計

在制定了物聯網技術的數據存儲技術之后，考慮了系統的可靠安全性能，高效的讀取能力，事務處理，數據傳輸，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。存儲數字模型從上到下分為三層：存儲層，服務項目層和網絡技術應用層。數據存儲數字模型的整體結構如圖1所示。存儲層是所有數據存儲整體框架的底層。該層的關鍵作用是持久存儲數據信息的實際操作。該層由三大部分組成，即Mycat構建的分布式系統數據庫查詢，文檔分布式存儲FastDFS及其緩存文件控制模塊Redis。其中，FastDFS分布式存儲用于在物聯網中存儲照片和文本文檔等非結構化數據; MySQL相關的數據庫查詢用于在物聯網技術中存儲基于值的數據信息; Redis數據庫查詢功能用作CDN，以加速最低級別數據信息的存儲。

服務項目層是物聯網技術的數據存儲實體模型的內部層。它的功能包括解決網絡層的業務流程以及在存儲層瀏覽和顯示數據信息的服務項目。該層的關鍵包括一個單獨的小文件合并和數據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數據庫查詢在事務的原子性，一致性，保護性和連續性方面的應用。小文件合并和數據庫索引控制模塊用于解決物聯網系統中大文件的FastDFS問題，制定適合大量單個小文件攜帶的數據存儲設計模型打包策略，并創建小文件（照片，文本）打包的數據庫索引計劃，照片和文本文件的數據庫索引信息內容隨后存儲在MySQL數據庫查詢中，并且數據庫索引用于控制數據庫的應用程序。

網絡層位于數據存儲實體模型的最高級別。關鍵功能是解決物聯網系統中的各種業務流程。它還向外部展示了統一訪問記錄服務系統的api接口。統一瀏覽api界面的好處取決于為業務流程解析控制模塊提供的幫助，而優勢則取決于在業務流程的中后期改變時需要更改先前定義的統一瀏覽api接口，這需要可以減少開發人員更改最低級別的編碼量的工作量。業務流程解析控制模塊的功能是根據統一數據信息瀏覽套接字推送的信息內容，識別業務類型。

五、結束語

隨著物聯網產業鏈的快速發展，由它引起的數據量也在不斷增加。如何解決在異構網絡中存儲和管理大數據的問題已成為當務之急。關于對映體數據信息的典型特征，考慮到適用性，可伸縮性，分布式系統和可靠性等方面，并明確指出使用物聯網作為混合存儲策略。創建了物聯網數據存儲的整體概念模型，確立了技術優勢和技術特征。只有這樣，我們才能靈活利用技術優勢，滿足數據信息的要求，提高數據信息的利用率，為我國技術發展的強勁發展奠定基礎。

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