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1、背景

隨著計算機(jī)處理器的高速發(fā)展，存儲系統(tǒng)與處理器之間的速度差異，已經(jīng)成為了制約整個系統(tǒng)性能的嚴(yán)重瓶頸。邊緣計算在數(shù)據(jù)存儲和處理方面具有較強(qiáng)的實時性需求，相比現(xiàn)有的嵌入式存儲系統(tǒng)而言，邊緣計算存儲系統(tǒng)更加具有低延時、大容量、高可靠性等特點。

邊緣計算的數(shù)據(jù)特征具有更高的時效性、多樣性，以及關(guān)聯(lián)性，需要保證邊緣數(shù)據(jù)連續(xù)存儲和預(yù)處理，因此如何高效的存儲和訪問連續(xù)不斷的實時數(shù)據(jù)，是邊緣計算中存儲系統(tǒng)設(shè)計需要重要關(guān)注的問題。

2、原則

根據(jù)Redis Labs發(fā)布的白皮書：How to Select right database In IoT（https://redislabs.com/docs/4-steps-select-right-database-iot-solution/），基于以上，邊緣場景下數(shù)據(jù)庫需要具備以下特點：

Real-time data streaming（支持實時數(shù)據(jù)流處理）
Data filtering and aggregation（支持?jǐn)?shù)據(jù)過濾和聚集）
Near-zero latency read operations（讀操作接近零延遲）
Instant analytics（即時分析）
High availability（高可用）
Geo distribution（地理分布式）
Schema flexibility and many more（模式靈活等）

3、數(shù)據(jù)庫排名

截至2020 April，DB-Engines上數(shù)據(jù)庫排名（https://db-engines.com/en/ranking）

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下面列出幾種典型數(shù)據(jù)庫（時序數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫）的特點進(jìn)行對比：

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4、RedisEdge

RedisEdge: The edge computing database for the IoT edge（https://redislabs.com/redis-enterprise/redis-edge/）

RedisEdge是一個專為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）邊緣的苛刻條件而構(gòu)建的多模型數(shù)據(jù)庫。它每秒可以接收數(shù)百萬次寫操作，延遲<1ms，占用空間非常?。?lt;5MB），因此它很容易運(yùn)行在各種邊緣設(shè)備和傳感器上，從基于ARM32到x64的硬件。RedisEdge集成開源Redis（版本5，支持Redis Streams）與RedisAI和RedisTimeSeries模塊，并使用RedisGears用于模塊間通信。

Redis 5.0版本，內(nèi)置的Set、List、Hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可用作實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，用來存儲邊緣網(wǎng)關(guān)采集到的設(shè)備實時數(shù)據(jù)。
Redis 5.0版本的Redis Streams數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可用做消息中間件，把采集到的設(shè)備實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他邊緣計算軟件組件。
RedisTimeSeries是Redis的一個模塊，可用作時間序列數(shù)據(jù)庫，在邊緣計算網(wǎng)關(guān)斷網(wǎng)的情況下，能夠離線保存需要上傳到云端的設(shè)備歷史數(shù)據(jù)。同時也有歷史數(shù)據(jù)降采樣、壓縮、聚合的功能。
RedisAI是Redis的一個模塊，用于執(zhí)行深度學(xué)習(xí)模型，在邊緣側(cè)調(diào)用PyTorch、Tensorflow和ONNXRuntime等深度學(xué)習(xí)工具。
RedisGears是Redis的一個模塊，類似MapReduce的分布式動態(tài)執(zhí)行框架，可以用來在分布式的邊緣計算節(jié)點或者霧計算節(jié)點上運(yùn)行Serverless無服務(wù)程序代碼。

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RedisEdge的出現(xiàn)可以很好的消除IoT邊緣環(huán)境下應(yīng)用的復(fù)雜度。目前RedisEdge已經(jīng)與EdgeX Foundry和微軟Azure IoT Edge平臺集成。

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https://wiki.edgexfoundry.org/display/FA/Geneva+Release

EdgeX Foundry從Geneva版本默認(rèn)的數(shù)據(jù)庫將采用Redis（目前使用的是MongoDB），我這里進(jìn)一步修改為使用redisedge鏡像

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RedisEdge支持原生Redis支持的所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括新的Redis Streams數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這為應(yīng)用開發(fā)人員提供了靈活性和簡單性。

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5、Azure SQL Database Edge

Azure SQL Database Edge: A data engine optimized for IoT workloads on edge devices

Azure SQL Database Edge是一個優(yōu)化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，適用于IoT和IoT邊緣部署。它是一個容器化應(yīng)用程序，可以運(yùn)行在基于ARM64或x64的處理器上，其啟動內(nèi)存占用小于500 MB。目前支持運(yùn)行在Linux上（未來計劃推出一個基于Windows的版本）。 Azure SQL Database Edge提供了流、處理和分析關(guān)系和非關(guān)系（如 JSON、圖形和時間序列數(shù)據(jù)）的功能，這使得它成為各種現(xiàn)代 IoT 應(yīng)用程序的正確選擇。

Azure SQL Database Edge基于最新版本的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫引擎構(gòu)建，它提供了業(yè)界領(lǐng)先的性能、安全性和查詢處理功能。由于Azure SQL Database Edge構(gòu)建在Microsoft SQL Server和Microsoft Azure SQL Database的同一引擎上，它提供了相同的T-SQL編程表面積，使應(yīng)用程序或解決方案的開發(fā)更輕松、更快速，同時使應(yīng)用程序物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備、數(shù)據(jù)中心和云之間的可移植性。