工業(yè)大數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與時(shí)序數(shù)據(jù)庫是什么

在工業(yè)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫以外，還有一種類型的數(shù)據(jù)庫是非常常用，而且是非常有必要的，就是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和時(shí)序數(shù)據(jù)庫。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫誕生于美國，主要是因?yàn)楝F(xiàn)代工業(yè)制造流程及大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，導(dǎo)致大量的測量數(shù)據(jù)需要集成和存儲(chǔ)，而采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫難以滿足速度和容量的要求，因此在80年代中期，開始誕生了適用于工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫其實(shí)并不單單只是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，而是一個(gè)系統(tǒng)，包括對(duì)各類工業(yè)接口的數(shù)據(jù)采集，海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的壓縮、存儲(chǔ)及檢索，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋及控制功能等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，主要是為了解決當(dāng)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不太擅長的領(lǐng)域，包括：

1、海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀寫操作

工業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)要求采集速度和響應(yīng)速度均是毫秒級(jí)的，一個(gè)大型企業(yè)幾萬甚至幾十萬監(jiān)測點(diǎn)都是常有的事情，這么大容量的高頻數(shù)據(jù)，如果用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，由于關(guān)系庫本身設(shè)計(jì)的理念，導(dǎo)致它很難進(jìn)行每秒幾十萬的數(shù)據(jù)的讀寫操作，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫通過轉(zhuǎn)為快速讀寫設(shè)計(jì)的時(shí)標(biāo)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高頻緩存等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀寫操作。

2、大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

由于數(shù)據(jù)采集是海量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，那么如果用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，將會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間，如果我們用關(guān)系數(shù)據(jù)庫保存10000個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)每秒鐘采集一次雙精度數(shù)的數(shù)據(jù)，即使不考慮索引等因素，也需要5-6T的存儲(chǔ)空間，這里還不包括存儲(chǔ)跟監(jiān)測點(diǎn)相關(guān)的時(shí)間等因素，如果都包括，再建立索引，則需要15T-20T的存儲(chǔ)空間。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采用了專門的壓縮算法，包括哈佛曼算法、旋轉(zhuǎn)門算法以及一些二次壓縮算法，壓縮比普遍能夠達(dá)到30:1左右，再加上對(duì)于時(shí)間及索引的特殊處理，存儲(chǔ)量能夠縮小到關(guān)系庫的1/40，因此，上面的例子只需要500G的空間就能夠進(jìn)行有效存儲(chǔ)了。

3、集成了工業(yè)接口的數(shù)據(jù)采集

由于歷史和壟斷的原因，目前工業(yè)通訊、傳輸?shù)膮f(xié)議種類繁多，實(shí)時(shí)庫一般都集成了大量的工業(yè)協(xié)議接口，可以對(duì)各種類型的工業(yè)協(xié)議進(jìn)行解析和傳輸。同時(shí)，隨著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，接口軟件部分也慢慢被獨(dú)立出來，即可以與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫核心集中部署在1臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以單獨(dú)部署在接口機(jī)上，從而提供了更好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。

4、集成控制功能，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫一般都提供下行控制接口，并且是高速寫出。寫的效率嚴(yán)重依賴于接口通訊效率和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫大都是從工控軟件廠商發(fā)展而來的，他們就有豐富的工業(yè)控制寫入的經(jīng)驗(yàn)。即便如此，畢竟工業(yè)系統(tǒng)對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格的要求，而數(shù)據(jù)庫從讀到寫，會(huì)出現(xiàn)時(shí)滯，因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫一般不適宜對(duì)快速開關(guān)量的控制。

在云計(jì)算的時(shí)代，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的一些缺點(diǎn)就慢慢的顯露出來了。

首先，由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是基于時(shí)標(biāo)進(jìn)行處理的，就導(dǎo)致它只能簡單的使用時(shí)間段進(jìn)行查詢和檢索，當(dāng)然，各大廠商也開發(fā)了許多工具，但無論如何檢索的豐富性不能和關(guān)系庫比擬。

其次，由于實(shí)時(shí)庫都是出售給大型工業(yè)企業(yè)的，因此價(jià)格昂貴，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，對(duì)于中小工業(yè)企業(yè)來說，是個(gè)不小的成本。

再次，傳統(tǒng)實(shí)時(shí)庫在部署時(shí)不夠方便靈活，傳輸也更多的考慮工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，甚少考慮互聯(lián)網(wǎng)的情況，不太適應(yīng)當(dāng)下云計(jì)算環(huán)境的部署。

這個(gè)時(shí)候，新興的時(shí)序數(shù)據(jù)庫就出現(xiàn)了。時(shí)序數(shù)據(jù)庫在2017年火了起來，出現(xiàn)了大量的開源和商業(yè)產(chǎn)品，時(shí)序數(shù)據(jù)庫就是存放時(shí)序數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，并且需要支持時(shí)序數(shù)據(jù)的快速寫入、持久化、多緯度的聚合查詢等基本功能。時(shí)序數(shù)據(jù)庫其實(shí)主要是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，但是，由于它采用了新的技術(shù)，極大地?cái)U(kuò)展了數(shù)據(jù)的容量，除了數(shù)據(jù)點(diǎn)和時(shí)間戳之外，還提供標(biāo)簽和內(nèi)容等對(duì)數(shù)據(jù)的描述，并且提供各種聚合查詢，彌補(bǔ)了實(shí)時(shí)庫的缺陷。

但是，時(shí)序數(shù)據(jù)庫不提供工業(yè)接口、下行控制等功能，這些都需要開發(fā)人員自行開發(fā)，或者將原有的接口與時(shí)序庫對(duì)接。

當(dāng)然，不管是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫還是時(shí)序數(shù)據(jù)庫，都在飛速發(fā)展中，雙方一定會(huì)互相借鑒，互相學(xué)習(xí)，會(huì)提供更好、更多的產(chǎn)品供工業(yè)大數(shù)據(jù)使用。