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物聯網實時資料分析

作者:程式你好

物聯網(IoT)是指将各種裝置(如傳感器、攝像頭、智能手機等)連接配接到網際網路,進而實作資料的收集、傳輸和處理。物聯網裝置産生了大量的資料,這些資料具有高速、多樣和實時的特點。為了有效地利用這些資料,我們需要一種能夠快速響應、靈活擴充和支援複雜查詢的系統。這就是物聯網實時資料分析系統的作用。

物聯網實時資料分析系統是一種專門為處理高速資料流而設計的系統,它可以從不同的資料源(如Kafka、Hadoop等)中擷取資料,并對其進行實時或近實時的存儲和分析。通過物聯網實時資料分析系統,我們可以對物聯網裝置産生的資料進行各種操作,如過濾、聚合、轉換、加工和可視化等。這樣,我們就可以及時發現并解決問題,提供更好的服務和體驗,以及擷取更多的價值和洞察力。

物聯網實時資料分析

目前市場上有很多物聯網實時資料分析系統可供選擇,其中一個比較流行且開源的系統是Apache Pinot。Apache Pinot是一個開源的物聯網實時資料分析系統,它具有高性能、可擴充、實時、多元和豐富等特點。Apache Pinot與物聯網應用有很多契合點,例如制造業中的預測性維護、智能家居等。它提供了SQL接口來進行互動式或程式設計式的查詢,并支援混合表(即同時包含離線和線上表)。

Apache Pinot的架構由三個主要元件組成:控制器、伺服器和代理。控制器負責管理叢集中的所有節點,包括配置設定分片、均衡負載、監控健康狀況等。伺服器負責存儲和查詢資料,以及從資料源中攝取資料。代理負責接收用戶端的請求,并将其路由到合适的伺服器上執行 。

Apache Pinot支援多種資料源,包括批處理資料源(如HDFS, S3, Azure Data Lake, Google Cloud Storage)和流式資料源(如Kafka, Kinesis)。Apache Pinot可以實作秒級别的延遲,即從資料産生到可查詢之間隻有幾秒鐘的時間差 。

Apache Pinot的優勢在于它可以提供高效的聚合查詢,即使在大規模和高次元的資料集上。Apache Pinot使用了一種稱為列存儲的技術,它可以壓縮資料并加速掃描。Apache Pinot還使用了一種稱為星型索引的技術,它可以預先計算和存儲部分聚合結果,進而減少查詢時需要處理的資料量 。

Apache Pinot應用案例

制造業中的預測性維護:Pinot可以對裝置的運作狀态、故障率、維修時間等名額進行實時監控和分析,進而提前發現潛在的故障風險,優化維護計劃,降低停機成本。

對車輛進行實時跟蹤和監控:Pinot可以對車隊車輛的位置、速度、油耗、裡程等資訊進行實時采集和展示,進而提高車輛管理效率,優化路線規劃,節省營運成本。

醫療保健監測和分析:Pinot可以對患者的生理信号、體溫、血壓等資料進行實時采集和分析,進而及時發現異常情況,提供個性化的醫療建議,提高醫療品質。

智能家居:Pinot可以對家庭中的各種智能裝置(如燈、空調、電視等)的狀态、用電量、控制指令等資料進行實時采集和分析,進而實作智能化的家居管理,提升使用者體驗。

環境監測:Pinot可以對空氣品質、溫度、濕度、噪音等環境參數進行實時采集和分析,進而及時發現異常情況,提供預警和建議,保護人們的健康和安全。

物流追蹤:Pinot可以對貨物的位置、狀态、運輸時間等資訊進行實時采集和分析,進而提高物流效率,降低損耗風險,增加客戶滿意度。

Apache Pinot已經被許多國外知名公司使用,如LinkedIn, Uber, Slack, Microsoft, Airbnb等。

物聯網實時資料分析

實時資料分析領域另一個流行的産品是Flink,廣泛被國内網際網路企業使用在各種業務場景。Flink是一個開源的分布式流處理架構,它可以處理大規模的資料流,并提供高性能、高可靠、高可用和低延遲的特點。Flink支援多種應用場景,包括事件驅動的應用、流批一體化分析、資料管道和ETL等。

Flink具有以下特點:

保證正确性:Flink提供了精确一次(exactly-once)的狀态一緻性和事件時間(event-time)處理能力,以應對亂序和延遲資料。

分層API:Flink提供了基于SQL和DataStream/DataSet API的進階程式設計接口,以及基于ProcessFunction(時間和狀态)的低級程式設計接口。

運維友好:Flink支援靈活部署在各種環境中,如YARN、Kubernetes、Docker等,并提供了高可用性設定和Savepoints機制。

适應任何規模:Flink具有彈性擴充架構,支援處理非常大規模的狀态和資料,并采用增量檢查點(incremental checkpointing)技術減少開銷1。

卓越性能:Flink具有低延遲、高吞吐量和記憶體計算等優勢。

應用案例:

阿裡巴巴:阿裡巴巴使用Flink作為其核心的實時計算平台,支援包括雙十一在内的各種業務場景,如實時監控、實時推薦、實時風控等2。

京東:京東使用Flink建構了一個統一的流批一體化平台,支援包括電商交易、物流配送、營銷活動等在内的各種業務場景,提升了資料處理效率和品質。

滴滴:滴滴使用Flink建構了一個面向城市出行的智能交通系統,支援包括訂單派單、司機導航、路況預測等在内的各種業務場景,提升了出行體驗和安全性。

網易:網易使用Flink建構了一個實時資料分析平台,支援包括遊戲、音樂、新聞等在内的各種業務場景,提供了實時名額、實時報表、實時預警等功能。

微網誌:微網誌使用Flink建構了一個實時搜尋引擎,支援包括熱點話題、熱門微網誌、相關使用者等在内的各種業務場景,提供了高效、準确、及時的搜尋服務。

攜程:攜程使用Flink建構了一個實時個性化推薦系統,支援包括酒店、機票、旅遊等在内的各種業務場景,提供了基于使用者行為和興趣的智能推薦服務。

總結:

Apache Pinot和Flink是兩個開源的資料處理平台,它們都可以用于流式資料分析和實時應用。但是它們也有一些差別和優勢,flink主要用于資料處理,而pinot主要用于資料查詢。

Apache Pinot是一個分布式列式資料庫,它專注于提供低延遲、高吞吐量、高可用性和可擴充性的OLAP查詢。Pinot可以從多種資料源接收資料,如Kafka、HDFS、S3等,并将其存儲在分片的列式表中。Pinot支援SQL文法和多元聚合查詢,并且可以與其他工具內建,如Presto、Superset、Druid等。

Flink是一個分布式流式處理架構,它提供了有狀态的計算模型和事件時間語義。Flink可以處理無界和有界的資料流,并且保證了精确一次(exactly-once)的狀态一緻性和故障恢複。Flink支援多層次的API,包括SQL、DataStream、DataSet和ProcessFunction,并且可以與多種外部系統互動,如Kafka、ElasticSearch、Cassandra等。

Pinot和Flink之間的一個主要差別是Pinot更适合于做OLAP查詢,而Flink更适合于做複雜的流式計算。Pinot可以快速地響應使用者面向分析的查詢,并且提供了豐富的可視化功能。Flink可以處理任意複雜度的業務邏輯,并且提供了強大的時間和狀态管理功能。

flink可以作為pinot的資料源之一,通過flink sink function将資料寫入到pinot中。

flink可以處理結構化或非結構化的資料,而pinot需要預定義好表結構和索引。

flink支援SQL語言,而pinot支援PQL語言(Pinot Query Language)。

flink基于Chandy-Lamport算法實作了checkpoint機制來保證狀态一緻性3而pinot基于Helix架構來管理叢集狀态并依賴ZooKeeper。

Pinot和Flink之間的一個主要優勢是它們可以互相補充并協同工作。例如,Uber使用了Kafka+Flink+Pinot的架構來實作實時準确一次(exactly-once)地事件處理。在這個架構中,Kafka作為事件流平台,負責接收并緩存事件;Flink作為流式計算引擎,負責對事件進行轉換、過濾、聚合等操作;Pinot作為OLAP資料庫,負責存儲并提供對計算結果的查詢服務。

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