物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究

趙思佳，尹 婷

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005）

物聯(lián)網(wǎng)是將互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)事物運(yùn)用物理設(shè)備進(jìn)行有效連接，實(shí)現(xiàn)信息互相交換的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)介入人們的社會生活，并將在未來社會的發(fā)展中起到?jīng)Q定性的作用。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲存、加工、管理以及應(yīng)用的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法。數(shù)據(jù)庫的分析結(jié)果可以給各企業(yè)提供精準(zhǔn)的決策信息，對其發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)之間的聯(lián)系

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)主要來源于人們?nèi)粘Ｉ钪械恼鎸?shí)事物。隨著感測設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸超越互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的核心是人，人的參與促進(jìn)了如電子郵件、網(wǎng)絡(luò)聊天等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)則不同于互聯(lián)網(wǎng)，其能夠?yàn)樯鐣峁└啾憷?，能促使社會更好地發(fā)展。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)是將人們生活中的真實(shí)事物通過物聯(lián)技術(shù)進(jìn)行連接。首先，物聯(lián)網(wǎng)是基于計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的虛擬網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展到現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與對象的有效接觸。物聯(lián)網(wǎng)就是根據(jù)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，以虛擬網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，不斷擴(kuò)展到現(xiàn)實(shí)世界之中，實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)絡(luò)的有效聯(lián)系。其次，物聯(lián)網(wǎng)普遍性較強(qiáng)，物體間的信息可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有效交換。將現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)事物用符號表示轉(zhuǎn)換成信息世界中的數(shù)據(jù)描述。數(shù)據(jù)描述是基于用戶的基本需求，運(yùn)用數(shù)據(jù)科學(xué)地表現(xiàn)出物體的屬性和狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)可讓人們找到自己生活中需要的所有東西，甚至包括自己身體的健康數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)時代之下，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)正顯示出巨大的商業(yè)價(jià)值[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫技術(shù)特點(diǎn)

1）數(shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，人們可以充分利用網(wǎng)絡(luò)，以信號進(jìn)行信息的有效傳播。這種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)可以有效節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行時間，數(shù)據(jù)傳輸不受距離限制，應(yīng)用效果更好。數(shù)據(jù)使用過程中，要確保數(shù)據(jù)源的正確性，保障數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性，在不影響功能之間連接的同時，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境還需保障軟件更新的高效性，對與之相關(guān)的問題能及時預(yù)防和控制。數(shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化是物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的特性，在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，為提高數(shù)據(jù)的利用效率，有必要從多角度、多層次分析數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使其能快速實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化與結(jié)構(gòu)化的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而提升物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的安全性。

2）數(shù)據(jù)更新迅速。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)具有實(shí)時性、動態(tài)變化性、海量性、異構(gòu)性等特點(diǎn)。通過物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)庫的有效聯(lián)系，進(jìn)而有效使用和共享信息資源。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時信息可以得到及時更新或調(diào)整。具體事物的真實(shí)信息可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)實(shí)時共享和交換，在提高數(shù)據(jù)利用效率的同時，也將數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x影響控制到最小，更加方便人們的生產(chǎn)生活。

3）數(shù)據(jù)量龐大。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，隨著信息量的增加，在進(jìn)行信息共享的同時，信息的訪問通道也隨之增加。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫的使用，為了實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)庫控制效果，可以通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境測試檢查其可靠性，以便及時發(fā)現(xiàn)并采取相關(guān)措施進(jìn)行解決，最大程度上減小其影響，進(jìn)而有效提高數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的穩(wěn)定性。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，要盡量使物聯(lián)網(wǎng)信息的傳遞和獲取效率迅捷，同時，數(shù)據(jù)庫壓縮技術(shù)也被廣泛使用，通過使用網(wǎng)絡(luò)中的非封閉式存儲空間，可提高實(shí)時數(shù)據(jù)的儲存量，滿足數(shù)據(jù)庫存儲要求，大大提高最終安全管理效果[2]。

3 數(shù)據(jù)庫檢索

1）信息內(nèi)容檢索。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，有效檢索數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息可使得數(shù)據(jù)的利用效果有效提升。內(nèi)容檢索是數(shù)據(jù)和信息的可靠性解析，需要重復(fù)檢測數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行狀態(tài)，只有通過這種方法，才能找到現(xiàn)有問題，并采取相關(guān)技術(shù)進(jìn)行防控。

2）使用信息檢索功能。為了獲得更好的數(shù)據(jù)分析效果，采取恰當(dāng)?shù)姆椒梢越鉀Q當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)用和使用過程中存在的問題。特別是在軟件功能的設(shè)計(jì)中，應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行更有效的信息檢索，實(shí)現(xiàn)功能的相互結(jié)合，進(jìn)而保證軟件運(yùn)用過程中的數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定。數(shù)據(jù)庫是軟件功能實(shí)現(xiàn)的中心部分，其信息的準(zhǔn)確性直接關(guān)乎最終功能的實(shí)現(xiàn)效果。為了優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行模式，可以優(yōu)先獲取設(shè)施信息，并觀察信息的運(yùn)用狀況，確定是否能為軟件運(yùn)行提供足量的信息條件，進(jìn)而在不受網(wǎng)絡(luò)安全影響的情況下實(shí)現(xiàn)其所有功能。

4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用

1）分布式文件系統(tǒng)技術(shù)。在多臺計(jì)算機(jī)上設(shè)置分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文件的合理儲存，可以在計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)中儲存相應(yīng)的系統(tǒng)文件，使多個計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)有效結(jié)合，以形成計(jì)算機(jī)集群，實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)的有效運(yùn)用。實(shí)際工作中，人們通常采用 “客戶端/服務(wù)器”模式。在這個過程中，必須充分考慮系統(tǒng)的可靠性，合理分析系統(tǒng)的性能，并加強(qiáng)使用尖端技術(shù)。從物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫的發(fā)展來看，HDFS是分布式文件系統(tǒng)的主要內(nèi)容。HDFS不僅能夠有效保存冗余數(shù)據(jù)，而且能確保數(shù)據(jù)更加可靠安全，并能很大程度提高數(shù)據(jù)傳輸速度。此外，HDFS還具有讀寫大規(guī)模數(shù)據(jù)集和提升交叉平臺兼容性等優(yōu)點(diǎn)[3]。大部分事物都具有兩面性，HDFS也不例外，其也具有一些缺點(diǎn)，比如HDFS不適用于低延遲數(shù)據(jù)訪問，而且小文件存儲量少，無法在短時間內(nèi)進(jìn)行更改，這樣會不利于后續(xù)工作的開展。

2）分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)。分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下主要是指分布式數(shù)據(jù)庫HBase，該數(shù)據(jù)庫具有一定的可伸縮性，且其中的數(shù)據(jù)比較可靠，總體性能較強(qiáng)。一般來說，HBase主要用于存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。HBase能夠支持各種類型的接口對其進(jìn)行訪問，在選擇特定的訪問窗體時，需要結(jié)合應(yīng)用程序的實(shí)際情況，才能有效發(fā)揮出其優(yōu)勢。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，HBase的數(shù)據(jù)模型相對來說較為簡單，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存過程中，為最大限度地確保數(shù)據(jù)的安全性，可以將其變換成未說明的字符串，用戶可以應(yīng)用各種形式的程序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的字符串，并保存在HBase中。此外，HBase可以為數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)索引和數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性提供良好的基礎(chǔ)，但HBase不支持事務(wù)等的限制。因此物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用過程應(yīng)科學(xué)合理應(yīng)用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，避免產(chǎn)生不利影響。

3）云數(shù)據(jù)庫技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，云數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工作的虛擬化，大大提高了數(shù)據(jù)庫本身的信息存儲容量，最大限度地避免了重復(fù)配置。云數(shù)據(jù)庫技術(shù)虛擬化功能強(qiáng)大，能更好地進(jìn)行軟件和硬件升級。在整個云數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，云數(shù)據(jù)庫可以給不同的數(shù)據(jù)庫提供更多高品質(zhì)的服務(wù)，用戶不需要近距離接觸就可以直接享受云數(shù)據(jù)的便利性。在特定的使用環(huán)境下，用戶不需要知道太多的事情，而且不需要過多了解物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就可以為用戶提供更多的便利。同時，用戶可以根據(jù)自己的需要有條件地存儲對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。在存儲設(shè)備中，可以使用不同的網(wǎng)絡(luò)平臺，不僅可以在短時間內(nèi)存儲數(shù)據(jù)信息，還可以在特定范圍內(nèi)確保數(shù)據(jù)信息的可靠性和精準(zhǔn)度。使用云數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)信息時，可以使用檢索功能檢索所需的數(shù)據(jù)信息[4]，為用戶保留更多的時間和空間。此外，云數(shù)據(jù)庫技術(shù)具有便于使用和高性能特點(diǎn)，在使用過程中可為用戶提供很多便利，可大大提高工作質(zhì)量和效率。

4）NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，NoSQL技術(shù)是數(shù)據(jù)庫較為重要的一項(xiàng)技術(shù)。由于NoSQL技術(shù)沒有相對固定的表結(jié)構(gòu)，因此通常不進(jìn)行連續(xù)操作。在實(shí)際使用中，不遵從交易的一致性特點(diǎn)，與以往的數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行比較，NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅具有較強(qiáng)的靈活性，而且具有令人滿意的可擴(kuò)展性。NoSQL還可以對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效地分析，使數(shù)據(jù)得到充分利用。但是，根據(jù)現(xiàn)階段NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用情況來判斷，其也有很多缺點(diǎn)。例如，應(yīng)用范圍相對窄，成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，在實(shí)際應(yīng)用程序中還存在較高的風(fēng)險(xiǎn)，不能對業(yè)務(wù)進(jìn)行良好的適配等[5]。NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)包含著HadoopDB，BigTable等眾多有差異的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，不同的數(shù)據(jù)庫技術(shù)有不同的特性，在數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用過程中，應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際情況，促使數(shù)據(jù)庫工作很好地開展，進(jìn)而充分發(fā)揮出不同數(shù)據(jù)庫的價(jià)值。

5 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)和社會發(fā)展中起著重要的作用。所以，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下需要正確把握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，明確各類數(shù)據(jù)庫的技術(shù)優(yōu)勢，以滿足人們對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫不同信息的需求。同時，為保證信息的安全可靠，要及時消除隱患，提高數(shù)據(jù)利用效果，為科學(xué)地發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。