為了減少延遲、網(wǎng)絡(luò)利用率和成本，許多物聯(lián)網(wǎng)部署現(xiàn)在在邊緣節(jié)點(diǎn)或邊緣節(jié)點(diǎn)附近存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)。但是，當(dāng)涉及到數(shù)據(jù)時(shí)，“分布式”可能是一件壞事，特別是如果這意味著信息被困在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的孤島中。

那么，當(dāng)您不可避免地需要它時(shí)會(huì)發(fā)生什么？

讓我們從數(shù)據(jù)源開(kāi)始。對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，圍繞發(fā)布-訂閱原則構(gòu)建的技術(shù)旨在處理這種類型的環(huán)境。在 MQTT 或 DDS 等發(fā)布-訂閱網(wǎng)絡(luò)中，與給定主題相關(guān)的數(shù)據(jù)由發(fā)布者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)廣播，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)訂閱該主題以進(jìn)行更新。這促進(jìn)了分散的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，很好地映射到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以及更廣泛的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，考慮到5G網(wǎng)絡(luò)部署了1.4-2倍的基站，而不是4G，以支持邊緣工作負(fù)載的增加。

在最好的情況下，MQTT 和 DDS 等協(xié)議在同構(gòu)環(huán)境中通過(guò) TCP 或 UDP 運(yùn)行，幾乎沒(méi)有數(shù)據(jù)包丟失和高度的端點(diǎn)扇出。這允許他們以最小的開(kāi)銷在節(jié)點(diǎn)之間高速傳輸消息。但是，作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的工具，它們不提供的是內(nèi)置的位置感知數(shù)據(jù)檢索機(jī)制，因?yàn)樗鼈冎荚谕扑鸵粭l消息并繼續(xù)下一條消息。

對(duì)于靜態(tài)數(shù)據(jù)，命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) （NDN） 等技術(shù)通過(guò)允許將數(shù)據(jù)包標(biāo)記為目標(biāo)地址以外的內(nèi)容來(lái)提供類似的以數(shù)據(jù)為中心?？梢悦麨槿魏蝺?nèi)容的數(shù)據(jù)包緩存在位置感知內(nèi)容存儲(chǔ)中，使用戶有機(jī)會(huì)在傳輸后通過(guò)查詢指定的標(biāo)簽來(lái)訪問(wèn)它們。但是，NDN 被設(shè)計(jì)為一種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它不適合許多終端應(yīng)用程序的延遲和資源受限環(huán)境。

這意味著物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員必須支持多個(gè)連接堆棧，以對(duì)性能、資源和延遲敏感的方式分發(fā)和檢索數(shù)據(jù)。

統(tǒng)一從邊緣到云的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)

自物聯(lián)網(wǎng)誕生以來(lái)，其目標(biāo)一直是在單一的企業(yè)到邊緣范式下統(tǒng)一數(shù)據(jù)分發(fā)和檢索架構(gòu)，而不是將異構(gòu)平臺(tái)和技術(shù)堆棧拼湊在一起。ZettaScale Technology成立于今年早些時(shí)候，旨在彌合這一差距，部分是通過(guò)一項(xiàng)名為Zenoh的技術(shù)。

Zenoh 是一種協(xié)議，通過(guò)將發(fā)布-訂閱架構(gòu)與地理分布式存儲(chǔ)混合在一起，可以解決傳輸中、使用中和靜態(tài)數(shù)據(jù)。它可以與常見(jiàn)的IP傳輸或Zigbee，線程或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，路由或網(wǎng)狀拓?fù)渲械膸缀跞魏纹渌吘墧?shù)據(jù)鏈路一起使用，這些拓?fù)浞从沉水悩?gòu)邊緣到云的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。它目前是由Eclipse基金會(huì)托管的開(kāi)源項(xiàng)目。

這是它的工作原理。Zenoh使用“鍵表達(dá)式”向訂閱者廣播數(shù)據(jù)，該表達(dá)式本質(zhì)上是一個(gè)包含資源標(biāo)識(shí)符的字符串。例如，標(biāo)識(shí)巴黎盧浮宮溫度傳感器的關(guān)鍵表達(dá)式將指定樓層、房間號(hào)、資產(chǎn)和資產(chǎn)類型。針對(duì)特定資產(chǎn)，例如巴黎盧浮宮博物館二樓42號(hào)房間的溫度傳感器，可以使用如下表達(dá)式完成：

Louvre/2/42/sensor/temp

與普通數(shù)據(jù)包不同，此字符串是開(kāi)發(fā)人員可以理解并可能從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢的內(nèi)容。這就引出了除了發(fā)布者和訂閱者之外的第三個(gè) Zenoh 抽象：可查詢對(duì)象。

可查詢對(duì)象包含給定鍵表達(dá)式的所有值，因此協(xié)議可以將與該表達(dá)式相關(guān)的任何已發(fā)布數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。相應(yīng)地，這允許網(wǎng)絡(luò)查詢與這些可查詢對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且Zenoh支持存儲(chǔ)管理器和其他插件，用于集成文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)等，因此查詢也可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)運(yùn)行。

Zenoh 支持推送、拉取和獲取命令，以使用其簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的語(yǔ)義?；氐轿覀冎暗慕ㄖ纠?，開(kāi)發(fā)人員在檢索盧浮宮二樓所有房間的溫度信息時(shí)，只需發(fā)出一個(gè)帶有表達(dá)式的 get 命令：

Louvre/2/*/sensor/temp

Rust、Python 和 C API可用于簡(jiǎn)化應(yīng)用程序集成。

由于 Zenoh 是發(fā)布-訂閱，因此始終從包含所請(qǐng)求信息的最近的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或計(jì)算節(jié)點(diǎn)檢索結(jié)果。該協(xié)議還包括一個(gè)數(shù)據(jù)緩存功能，允許睡眠節(jié)點(diǎn)在需要時(shí)從最近的基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)提取所需的任何數(shù)據(jù)，然后返回睡眠狀態(tài)。

數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性的成本

但功能幾乎總是有代價(jià)的，通常當(dāng)您向邊緣添加企業(yè)級(jí)查詢功能時(shí)，成本以性能、資源或兩者的形式出現(xiàn)。那么，Zenoh如何與酒吧-訂閱替代品相提并論呢？

該協(xié)議的線路開(kāi)銷僅在 4 到 6 字節(jié)之間，使其與微控制器兼容，同時(shí)每秒能夠傳輸多達(dá) 400 萬(wàn)條消息。與MQTT和DDS相比，Zenoh的電線開(kāi)銷分別減少了75%和64%。根據(jù)ZettaScale的數(shù)據(jù)，它還表現(xiàn)出MQTT的40倍和XRCE-DDS的10倍的吞吐量性能。新協(xié)議的基準(zhǔn)傳輸延遲僅為 15 μs。

這些性能指標(biāo)引起了Indy Autonomous Challenge和TTTech Auto自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)人員的注意，后者正在與ZettaScale合作開(kāi)發(fā)符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的Zenoh協(xié)議版本。

它確實(shí)是從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)的，可以輕松地跨多個(gè)子網(wǎng)從邊緣到云進(jìn)行垂直或水平擴(kuò)展。

審核編輯：郭婷