第３５卷 第６期２０１２年６月
计 算 机 学 报
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳ
Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．６
Ｊｕｎｅ２０１２
面向物联网海量传感器采样数据管理的
数据库集群系统框架
丁治明 高 需
１）
，１）２）
１）（中国科学院软件研究所基础软件国家工程研究中心
）００１９０ 北京 １
２）（）中国科学院研究生院 北京 １０００４９
摘 要 物联网是目前国际和国内新兴的一项热门技术，正在给人们的生产和生活方式带来深刻的变革．物联网在带来诸多好处的同时，也给软件乃至整个信息技术领域带来了前所未有的挑战．该文针对物联网传感器采样数据管理中所面临的数据海量性、异构性、时空敏感性、动态流式特性等问题，提出一种面向物联网海量传感器采样数据管理的数据库集群系统框架Ｉ实验结果表明，ｏＴ－ＣｌｕｓｔｅｒＤＢ．ＩｏＴ－ＣｌｕｓｔｅｒＤＢ具有良好的传感器数据接入与查询处理性能，为物联网海量异构传感器采样数据的存储与查询处理提供了一种可行的解决方案．关键词 物联网；传感器；时空数据；海量数据管理；数据库集群系统／中图法分类号ＴＰ３１１ ＤＯＩ号：１０．３７２４ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１２．０１１７５
ＡＤａｔａｂａｓｅＣｌｕｓｔｅｒＳｓｔｅｍＦｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒ ｙ
ＭａｎａｉｎＭａｓｓｉｖｅＳｅｎｓｏｒＳａｍｌｉｎＤａｔａｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓ ｇｇｐｇｇ
１１
ＤＩＮＧＺｈｉｉｎＸｕ －Ｍ ｇ ＧＡＯ
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）ＮａｔｉｏｎａｌＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＳｏｔｗａｒｅＲｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＳｏｔｗａｒｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｉｎ００１９０ ｆｆ ｆｙｆ ｊｇ １
２）（）ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｉｎ０００４９ ｙｆ ｙｆ ｊｇ １
，ＡｂｓｔｒａｃｔｎｒｅｃｅｎｔｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓ（ＩｏＴ）ｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｌｉｍｏｒｔａｎｔａｎｄｉｓｅａｒｓ Ｉ ｇｇｙｐｙ
，ｃｈａｎｉｎｔｈｅｗａｈｏｗｌｉｖｅａｎｄｗｏｒｋ．ＩｏＴｈａｓａｌｏｔｏｆｂｅｎｅｆｉｔｓａｎｄｍｅａｎｗｈｉｌｅｉｔａｌｓｏｅｏｌｅ ｇｇｙｐｐ
，ｗｂｒｉｎｓａｂｏｕｔｒｅａｔｃｈａｌｌｅｎｅｓｔｏｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅＩＴｃｏｍｍｕｎｉｔ．Ｉｎｔｈｉｓａｅｒｅ ｇｇｇｙｐｐ
，ｍａｉｎｌｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｅｓｉｎＩｏＴｄａｔａｍａｎａｅｍｅｎｔ．ＩｎＩｏＴｓｓｔｅｍｓｔｈｅｄａｔａｓａｍｌｅｄｆｒｏｍ ｙｇｇｙｐ
，ｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｍａｓｓｉｖｅａｎｄｈｅｔｅｒｏｅｎｅｏｕｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓｔｈｅａｒｅｓａｔｉａｌｔｅｍｏｒａｌａｎｄｄｎａｍｉｃａｌｌｃｈａｎ － －ｇｙｐｐｙｙ ，ｓｔｒｅａｍｄａｔａ．ＴｏｍｅｅｔｔｈｅｓｅｃｈａｌｌｅｎｅｓｗｅａｎＩｏＴＤａｔａｂａｓｅＣｌｕｓｔｅｒＳｓｔｅｍＦｒａｍｅｉｎｒｏｏｓｅ －ｇｙｇｇｐｐ
ｗｏｒｋｆｏｒＭａｎａｉｎＭａｓｓｉｖｅＳｅｎｓｏｒＳａｍｌｉｎＤａｔａ（ＩｏＴ－ＣｌｕｓｔｅｒＤＢ）ｉｎｔｈｉｓａｅｒ．Ｔｈｅｅｘｅｒｉ －ｇｇｐｇｐｐｐ
ｕｅｒｒｏｃｅｓｓｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＩｏＴ－ＣｌｕｓｔｅｒＤＢｈａｓｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｓｅｎｓｏｒｄａｔａｕｌｏａｄｉｎａｎｄ －ｑｙｐｙｐｇ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｒｏｖｉｄｅｓｏｏｄｕｅｒｉｎｉｎａｎｄｔｈｕｓａｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｍａｎａｉｎａｎｄｍａｓｓｉｖｅｓｅｎｓｏｒ ｐｐｇｑｙｇｇｇｇ ｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓ．ｄａｔａ ｇ；；；ｍ；ＫｅｗｏｒｄｓｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓｓｅｎｓｏｒｓａｔｉａｌｔｅｍｏｒａｌｄａｔａａｓｓｉｖｅｄａｔａｍａｎａｅｍｅｎｔｄａｔａ Ｉ － －ｇｐｐｇｙｂａｓｅｃｌｕｓｔｅｒｓｓｔｅｍ ｙ
［］
在１简单来讲就是把各类物品通９９９年提出的１－２，
１ 引 言
，物联网（的概念是ＴｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓＩｏＴ） ｇ
、传感器件与设备、全球定位系过射频识别（ＲＦＩＤ）统等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大的实现智能化的识别与管理，进而实现各类物品网络，
；收稿日期：最终修改稿收到日期：本课题得到国家自然科学基金重大研究计划·重点支持项目“面向非常规突发２０１１０８２６２０１２０４１２．－－－－（）事件主动感知与应急指挥的物联网技术与系统”资助．丁治明，男，博士，研究员，博士生导师，主要研究领域为数９１１２４００１１９６６年生，：据库与知识库系统、时态与空间数据库、物联网与云计算数据管理．高 需，男，博士研究生，讲Ｅ－ｍａｉｌｚｈｉｍｉｎｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃｎ．１９８０年生，＠ｇ主要研究方向为数据库与知识库系统、时态与空间数据库．师，
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计 算 机 学 报２０１２年
的远程感知和控制，由此生成一个更加智慧的生产和生活体系．
目前，物联网已经成为一个新的技术热点，得然而，物到了世界各国研究者和产业界的广泛关注．联网的研究与产业化还存在着诸多局限，大部分的工作还集中在物联网中单个传感器或小型传感器网，络方面（如智能传感器技术、压缩传感技术等）或者集中在物联网硬件和网络层面（如新型网络互连技
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，高通量服务器技术等）而对于物联网欲与互术、
传感器、生物医学类传感器等，其中每一类传感器又包括诸多具体的传感器，如交通类传感器可以细分为Ｇ车牌识别传感器、电ＰＳ传感器、ＲＦＩＤ传感器、交通流量传感器（红外、线子照相身份识别传感器、
