MRS IoTDB時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（2）

4. MRS IoTDB的單機(jī)架構(gòu)

4.1 MRS IoTDB的基礎(chǔ)概念

MRS IoTDB主要聚焦在IoT物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的設(shè)備傳感器測(cè)點(diǎn)值的實(shí)時(shí)處理，因此，MRS IoTDB的基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)以設(shè)備、傳感器為核心概念，同時(shí)為了便于用戶使用和IoTDB管理時(shí)間序列數(shù)據(jù)，增加了存儲(chǔ)組的概念，下面為大家分別解釋一下：

存儲(chǔ)組(Storage Group): IoTDB為了管理時(shí)序數(shù)據(jù)提出的一個(gè)概念，類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)庫(kù)的概念。從用戶角度，主要用于對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行分組管理；從IoTDB數(shù)據(jù)庫(kù)角度，存儲(chǔ)組又是一個(gè)并發(fā)控制和磁盤隔離的單位，不同存儲(chǔ)組之間可以并行讀寫。

設(shè)備 (Device)：對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中的具體物理設(shè)備，例如：電廠某制造單元、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、地震波采集儀器等。在IoTDB中, device是時(shí)序數(shù)據(jù)一次寫入的單位，一次寫入請(qǐng)求局限在一個(gè)設(shè)備中。

傳感器(Sensor): 對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中的具體物理設(shè)備自身攜帶的傳感器，例如：風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備上的風(fēng)速、轉(zhuǎn)向角、發(fā)電量等信息采集的傳感器。在IoTDB中，Sensor也稱為測(cè)點(diǎn)（Measurement），具體指?jìng)鞲衅鞑杉哪硶r(shí)刻的傳感器值，在IoTDB內(nèi)部采用的形式進(jìn)行列式存儲(chǔ)。

存儲(chǔ)組、設(shè)備、傳感器的關(guān)系如下面的例子：

時(shí)間序列(Time Series): 類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的一張表，不過(guò)這張表主要有時(shí)間戳(Timestamp)、設(shè)備ID(Device ID)、測(cè)點(diǎn)值(Measurement)三個(gè)主要字段。為了便于對(duì)時(shí)間序列的設(shè)備信息進(jìn)行更多描述，IoTDB還增加了Tag和Field等擴(kuò)展字段，其中Tag支持索引，F(xiàn)ield不支持索引。在有的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)中，又稱為時(shí)間線，表示記錄某設(shè)備某傳感器值隨著時(shí)間不斷變化的值，形成一條沿著時(shí)間軸不斷追加測(cè)點(diǎn)值的時(shí)間線。

路徑(Path)：IoTDB構(gòu)造了一個(gè)以root為根節(jié)點(diǎn)、把存儲(chǔ)組、設(shè)備、傳感器串聯(lián)在一起的樹形結(jié)構(gòu)，從root根節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)組、設(shè)備到傳感器葉子節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了一條路徑。如下圖所示：

虛擬存儲(chǔ)組：由于存儲(chǔ)組的概念具有用戶對(duì)設(shè)備分組和系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)控制的雙重作用，二者的過(guò)度耦合會(huì)造成用戶的不同使用方式對(duì)系統(tǒng)并發(fā)控制的影響。例如：用戶把不相關(guān)的所有設(shè)備數(shù)據(jù)都放到一個(gè)存儲(chǔ)組中，IoTDB對(duì)這個(gè)存儲(chǔ)組加鎖進(jìn)行并發(fā)控制，限制了數(shù)據(jù)的并發(fā)讀寫能力。為了是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)組與并發(fā)控制的相對(duì)松耦合，IoTDB設(shè)計(jì)了虛擬存儲(chǔ)組這個(gè)概念，把對(duì)存儲(chǔ)組的并發(fā)控制細(xì)粒度拆分到虛擬存儲(chǔ)組這個(gè)粒度，從而減少了并發(fā)控制的粒度。

4.2 MRS IoTDB的基本架構(gòu)

單機(jī)MRS IoTDB主要不同的存儲(chǔ)組構(gòu)成，每個(gè)存儲(chǔ)組是一個(gè)并發(fā)控制和資源隔離單位，每個(gè)存儲(chǔ)組里面包括了多個(gè)Time Partition。其中，每個(gè)存儲(chǔ)組對(duì)應(yīng)一個(gè)WAL預(yù)寫日志文件和TsFile時(shí)序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件。每個(gè)Time Partition中的時(shí)序數(shù)據(jù)先寫入Memtable，同時(shí)記入WAL，定時(shí)異步刷盤到TsFile，具體實(shí)現(xiàn)機(jī)制后續(xù)會(huì)給大家詳細(xì)介紹。MRS IoTDB單機(jī)的基本架構(gòu)如下：

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