為了減少延遲、網(wǎng)絡(luò)利用率和成本，許多 IoT 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網(wǎng)絡(luò)上的孤島中。

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

讓我們從數(shù)據(jù)源開始。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)，該網(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 TCP 或 UDP 運(yùn)行，幾乎沒有數(shù)據(jù)包丟失和高度的端點(diǎn)扇出。這允許它們以最小的開銷高速在節(jié)點(diǎn)之間傳輸消息。但是，作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的工具，它們沒有提供的是內(nèi)置的，位置感知的數(shù)據(jù)檢索機(jī)制，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)為推送一條消息并移動(dòng)到下一條消息。

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)通過允許將數(shù)據(jù)包標(biāo)記為目標(biāo)地址以外的其他內(nèi)容來提供類似的以數(shù)據(jù)為中心。數(shù)據(jù)包（可以命名為任何名稱）緩存在位置感知內(nèi)容存儲(chǔ)中，使用戶有機(jī)會(huì)通過查詢指定的標(biāo)簽在傳輸后訪問它們。但是，NDN被設(shè)計(jì)為一種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它不適合許多最終應(yīng)用程序的延遲和資源受限的環(huán)境。

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

統(tǒng)一從邊緣到云的運(yùn)動(dòng)和靜態(tài)數(shù)據(jù)

自物聯(lián)網(wǎng)問世以來，其目標(biāo)一直是將數(shù)據(jù)分發(fā)和檢索架構(gòu)統(tǒng)一在單一的企業(yè)到邊緣范式下，而不是拼湊在一起的異構(gòu)平臺(tái)和技術(shù)堆棧。ZettaScale技術(shù)成立于今年早些時(shí)候，旨在彌合這一差距，部分原因是通過一項(xiàng)名為Zenoh的技術(shù)。

Zenoh 是一種通過將發(fā)布-訂閱體系結(jié)構(gòu)與地理位置分散的存儲(chǔ)混合來解決傳輸中、使用中的數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的協(xié)議。它可以與常見的IP傳輸或Zigbee，Thread或反映異構(gòu)邊緣到云物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等，路由或網(wǎng)格拓?fù)渲械膸缀跞魏纹渌吘墧?shù)據(jù)鏈路一起使用。它目前是由Eclipse基金會(huì)托管的開源項(xiàng)目。

以下是它的工作原理。Zenoh使用“key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)巴黎盧浮宮中溫度傳感器的關(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，將使用以下表達(dá)式完成：

Louvre/2/42/sensor/temp

與普通數(shù)據(jù)包不同，此字符串是開發(fā)人員可以理解并可能從數(shù)據(jù)庫中查詢的內(nèi)容。這就引出了除了出版商和訂閱者之外的第三個(gè)Zenoh抽象：可查詢。

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)管理器和其他插件來集成文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫等，因此也可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)運(yùn)行查詢。

Zenoh 支持推送、拉取和獲取命令，以使用其簡單而強(qiáng)大的語義?；氐轿覀冎暗慕ㄖ纠?，開發(fā)人員需要檢索盧浮宮二樓所有房間的溫度信息，只需發(fā)出一個(gè)帶有表達(dá)式的 get 命令：

Louvre/2/*/sensor/temp

魯斯特、蟒蛇和 C API 可用于簡化應(yīng)用集成。

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，允許休眠節(jié)點(diǎn)在需要時(shí)從最近的基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)中提取所需的任何數(shù)據(jù)，然后返回休眠狀態(tài)。

數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性的代價(jià)

但是，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 - 子替代品相提并論呢？

該協(xié)議僅包含4至6字節(jié)的線路開銷，使其與微控制器兼容，同時(shí)每秒能夠傳輸多達(dá)400萬條消息。與 MQTT 和 DDS 相比，澤諾的線架空分別減少了 75% 和 64%。根據(jù)澤塔標(biāo)度的數(shù)據(jù)，它的吞吐量性能是 MQTT 的 40 倍，是 XRCE-DDS 的 10 倍。使用新協(xié)議的基準(zhǔn)傳輸延遲僅為 15 μs。

這些性能指標(biāo)引起了印地自主挑戰(zhàn)賽和TTTech Auto的自動(dòng)駕駛汽車開發(fā)人員的注意，后者正在與ZettaScale合作開發(fā)符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的Zenoh協(xié)議版本。

它確實(shí)從頭開始設(shè)計(jì)，可以輕松地垂直或水平擴(kuò)展，跨越多個(gè)子網(wǎng)，從邊緣到云。

審核編輯：郭婷