如何扩展各种物联网系统级别

扩展 IoT 通常会让人联想到云的图像以及弹性创建新资源以满足不断增长的 IoT 网络需求的能力。云是物联网的重要组成部分，但物联网扩展不仅仅是云。扩展是一个端到端的概念，它涉及整个链条以及整个设计、开发和部署周期。让我们探讨在设计大型物联网系统时要考虑的一些关键问题。

通用物联网架构

物联网通常由三个基本层组成（尽管在实践中，这些层可能要复杂得多）。

IoT 设备：边缘的 IoT 设备与环境（设备、人、设备等）交互并与 IoT 网关通信。

物联网网关：物联网网关充当设备的聚合点。

云：设备通信的数据通常在云中结束，数据在云中进行管理、分析并呈现给相关方（消费者、工业应用程序等）。

现在，让我们探索这些层并确定在 IoT 设计过程中要考虑的关键问题。

物联网设备

物联网设备是现场产生数据的那些对象。它们是终端产品，其中网关和云是维持物联网业务的必要元素。

作为物联网系统的前线，有几个关键问题需要回答：

一个典型的物联网设备会产生多少数据？

典型的物联网设备存储多少数据？

典型的物联网设备消耗多少数据（在运行参数、配置、固件更新等方面）？

需要什么样的安全性，这会产生哪些要求（例如密钥服务器）？

接下来，让我们看看物联网网关及其在扩展中扮演的角色。

物联网网关

物联网网关在设备端点和云之间调解控制和数据。这些网关可以静态定位（例如在制造车间）或动态定位（例如在扫描水表的漫游车辆中）。

物联网网关作为物联网架构的中点，必须满足终端和云端的要求，其架构是物联网系统成败的关键。要回答的关键问题包括：

网关将服务多少物联网设备？

网关服务总共有多少数据？

网关是否会处理数据（在边缘）以支持云？

网关是否会压缩或加密数据（权衡处理带宽）？

网关是否支持统一接入设备，是否存在流量高峰期？

下一个问题：云如何解决物联网中的扩展问题？

云端

云是物联网系统的协调者。它与物联网网关通信以接收来自物联网设备的数据、传达固件更新和配置信息，以及处理和分析数据。如果您的物联网系统是集中式的，那么云就是数据管理和控制的中心。

要回答的关键问题包括：

每台设备需要处理多少数据？

对分析或数据科学的期望是什么？

从端点物联网设备收集数据的频率如何？

端点物联网设备多久管理一次（固件更新、监控等）？

云的其他关键问题涉及云架构。您的系统会依赖于亚马逊等公共云，还是会使用您自己的私有云基础设施？对于更具弹性和成本意识的工作负载，是否会使用混合云基础设施（私有云和公共云共同管理物联网系统）？

结论

这里提出的许多问题都说明了可扩展性的范围。其根本是要管理的设备数量，但这种管理有一个倍增因素。扩展 IoT 系统不仅仅是管理来自 IoT 设备的数据，但数据处理和分析的规模是成功所必需的，包括可管理性和安全性。

无论您是依靠弹性云来扩展存储和处理，还是通过物联网网关进行分散以减少云需求，都必须仔细考虑您的端到端需求以确保平衡。物联网数据和设备的管理依赖于处理、存储和带宽之间的谨慎平衡才能成功部署。

M. Tim Jones 是一位资深的嵌入式固件架构师，拥有超过 30 年的架构和开发经验。Tim 是多本书籍和多篇文章的作者，涉及软件和固件开发领域。他的工程背景从地球同步航天器的内核开发到嵌入式系统架构和协议开发。 

审核编辑 黄宇