物聯(lián)網開發(fā)平臺的作用及需要改進的功能（附熱門物聯(lián)網開發(fā)平臺） - 全文

物聯(lián)網作為未來重要的市場，無論是PC處理器霸主Intel還是移動處理器領頭羊高通都在積極布局物聯(lián)網。其中，物聯(lián)網開發(fā)平臺作為物聯(lián)網中重要的一環(huán)，關于物聯(lián)網平臺的概念以及其作用等你都了解嗎？本文為你詳解。

簡介

從1999年Kevin Ashton第一次提出這個概念以來，物聯(lián)網已經經歷了迅速的轉變。隨著近年來連接到物聯(lián)網的設備在多樣性和數量方面出現(xiàn)指數式的增長，物聯(lián)網已經成為了一種主流技術，在推動現(xiàn)在社會的生活方式方面有著極大的潛力。

在物聯(lián)網的技術與工程上，硬件與軟件平臺之間目前仍有明確的界限，其中大多數供應商都將精力放在硬件方面。只有極少數供應商提供物聯(lián)網軟件服務：例如，Mattermark根據所獲總投資排名的前100名物聯(lián)網創(chuàng)業(yè)公司中，只有13家提供物聯(lián)網軟件服務。

本文針對現(xiàn)有物聯(lián)網軟件平臺，基于我們對IoT供應商進行的詳細分析做了一份綜合調查。而本文最后選擇的物聯(lián)網供應商，完全是基于這樣的標準：這些供應商是否提供軟件解決方案，來處理從物聯(lián)網設備/傳感器獲取的信息。注意：雖然我們希望盡可能全面，但本文中仍有可能漏掉了一些這些平臺的最新改進。

物聯(lián)網軟件平臺想要的重要功能

基于最近的幾份調查，我們選出了物聯(lián)網軟件平臺最關鍵的功能：設備管理、集成、安全性、數據收集協(xié)議、分析類型以及支持可視化，以便對樣本功能進行比較。本文的后半段中會對這些特性進行簡單介紹。

設備管理與支持集成

設備管理是物聯(lián)網軟件平臺所需的重要功能之一。物聯(lián)網平臺應當維護著一堆與之連接的設備，并跟蹤這些設備的運行狀態(tài)；還應當能夠處理配置、固件（或其他軟件）更新問題，并提供設備級的錯誤報告和處理方案。每天結束前，設備用戶應當能夠獲得個人設備級的統(tǒng)計。

支持集成是物聯(lián)網軟件平臺需要的另一個重要功能。需要從物聯(lián)網平臺上公布的重要操作和數據應當能通過API訪問，REST API常用于這一目的。

信息安全

運營物聯(lián)網軟件平臺所需的信息安全手段，比普通軟件應用和服務所需的要求更高。數百萬臺設備與物聯(lián)網平臺連接，代表著我們需要處理的漏洞也是相應比例的。一般來講，為了避免被竊聽，物聯(lián)網設備與物聯(lián)網軟件平臺之間的網絡連接需要通過強大的加密機制來保障。

然而，在現(xiàn)代的物聯(lián)網軟件平臺上，大多低成本、低功率的設備都無法支持這樣的高級訪問控制措施。因此，物聯(lián)網軟件平臺自身需要采取替代措施，以解決這類設備級的問題。例如：將物聯(lián)網流量劃分為專用網絡，依靠云應用級的強大安全性，要求定期更新密碼并支持驗證更新固件，還有簽名才能更新軟件等等，這些手段都能加強物聯(lián)網軟件平臺的安全級別。

數據收集協(xié)議

需要注意的另一個重要方面，是物聯(lián)網軟件平臺的各個組件之間用于數據通信的協(xié)議類型。物聯(lián)網平臺可能需要擴展到數百萬甚至數十億設備（節(jié)點）上。應當使用輕量級通信協(xié)議，以實現(xiàn)低能耗以及低帶寬功能。

注意：雖然我們在本文中將協(xié)議作為概述性詞匯，不過用以收集數據的協(xié)議可分為下面幾類：比如應用、負載容器、信息傳遞和遺留協(xié)議。

數據分析

從連接到物聯(lián)網平臺的傳感器中所收集的數據需要通過智能化手段進行分析，以獲得有意義的見解。

物聯(lián)網數據分析有四種主要類型：實時分析、批處理分析、預測分析與交互式分析。實時分析：對數據流執(zhí)行在線（動態(tài)）分析。樣本操作包括基于窗口的集成、篩選、轉換等。

批處理分析：對積累的數據集進行操作。這樣，批處理操作會在預定時間段內運行，也許持續(xù)數小時或數日。預測分析：基于各類統(tǒng)計與機器學習技術，集中進行預測。交互式分析：對數據流和批數據執(zhí)行多個探索性分析。最后一個就是實時分析，在任何軟件平臺都占據較重的份量。

當前的物聯(lián)網軟件平臺

對當前的物聯(lián)網軟件平臺進行仔細調查后，我們發(fā)現(xiàn)上面提到的每個功能都已實現(xiàn)，只是程度不同而已。我們在下面列出了相關的平臺，并進行了功能總結對比：

表1 相關平臺功能總結對比（標著“未知”的欄目代表相關信息在可用文件中無法找到）

很明顯，上面列舉的物聯(lián)網初創(chuàng)公司，其中很多可能還不具備設備管理功能。在這方面，還需要物聯(lián)網軟件平臺供應商提供解決方案。

此外在分析生成的物聯(lián)網數據時，在計算及可視化方面提供的支持相對較少。它們大多支持實時分析——這是任何物聯(lián)網框架的必備功能。然而，只有極少數物聯(lián)網軟件平臺為其他3種分析類型提供支持。而可視化界面大多表現(xiàn)為門戶網站這樣的簡單模式，允許對物聯(lián)網生態(tài)環(huán)境進行管理，不過很少提供可視化的數據分析功能。

在不同的物聯(lián)網軟件平臺中，還有幾個常見功能，包括基于集成的REST API，支持用MQTT協(xié)議來收集數據，以及使用SSL進行鏈路加密。盡管在表一中沒有提到，不過單ParStream公司就能達到300萬到400萬行/秒的吞吐量。

這表明大多數物聯(lián)網軟件平臺設計時并未太多考慮物聯(lián)網部署的系統(tǒng)性能，而在真實情況下這是非常關鍵的。

需要改進的功能

很明顯有若干地方需要改進。在本節(jié)中，我們首先提供了一張改進功能列表。在物聯(lián)網軟件平臺供應商的努力下，其中一些項目已經實現(xiàn)，還有一些性能等待實現(xiàn)。之后我們提供了一張列表，包括現(xiàn)在尚未實現(xiàn)的這些新功能。

現(xiàn)有功能

數據分析

現(xiàn)在物聯(lián)網軟件平臺大多支持實時分析，不過批處理分析和交互式數據分析也許同樣重要。

在這一點上，有人可能會爭辯：在其他知名的處理平臺中包括這類分析功能，想要配置用于分析場景的軟件系統(tǒng)也很簡單。不過，這談何容易。用于實時分析（Storm、Samza等）、用于批處理分析（Hadoop、Spark等）、用于預測分析（Spark MLLIB等）、用于交互式分析（Apache Drill等）的知名數據處理系統(tǒng)，并不能直接用在物聯(lián)網案例中。

基準

物聯(lián)網軟件平臺需要有擴展性，還應包含描述和評估系統(tǒng)性能的設備。定義良好的性能指標需要：能夠塑造與測量物聯(lián)網系統(tǒng)的性能，并考慮到網絡特性、能耗特點、系統(tǒng)吞吐率、計算資源消耗以及其他運行特征。

邊緣分析

需要采取措施以減少傳感器設備與物聯(lián)網服務器之間的大量網絡帶寬損耗。解決方案之一是使用輕量級的通訊協(xié)議。另一個辦法就是使用邊緣分析法，以減少傳輸到物聯(lián)網服務器上的原始數據總量。即便是在簡單的硬件嵌入系統(tǒng)中（如Arduino），也可以實現(xiàn)邊緣分析法。

其他問題

應當注意：有多個與物聯(lián)網軟件平臺相關的其他問題，比如倫理、道德和法律問題，在本文中并未涉及。盡管這些問題也很重要，但在本文中不作討論。

需要添加的功能

處理無序進程

在任何物聯(lián)網應用中都有可能碰到無序事件，在傳感器所發(fā)出的事件流中，元組順序混亂可能是網絡延遲、時鐘偏移等原因所導致的。處理無序的物聯(lián)網事件可能會導致系統(tǒng)故障。處理無序事件時，需要在結果準確性與延遲之間做出權衡。

有四項主要的處理技術：基于緩存（Buffer-based）、基于標點（Punctuation-based）、基于推測（Speculation-based）以及基于近似（Approximation-based techniques）。在物聯(lián)網解決方案中，應當使用其中的一項或多項來解決無序事件的問題。

支持物聯(lián)網背景

背景主要由個體、其偏好或過去的行為構成。例如：在移動電話案例中，由于現(xiàn)代移動電話中有很多不同類型的傳感器，因此我們能夠獲得豐富的背景信息。在物聯(lián)網分析中，這些背景數據應當被納入考慮。

結論

物聯(lián)網模式的快速發(fā)展需要強大的物聯(lián)網軟件平臺，能通過物聯(lián)網用例滿足出現(xiàn)的需求。本文中，我們調查了現(xiàn)有最先進的物聯(lián)網軟件平臺的功能，調查集中在這些方面：設備管理、集成、安全性、數據收集協(xié)議、分析類型、可視化支持。從這項研究中，像設備管理、物聯(lián)網數據分析、物聯(lián)網軟件系統(tǒng)可擴展性以及性能這樣的領域明顯需要物聯(lián)網平臺社區(qū)投入特別的關注。

原文：Comparing 11 IoT Development Platforms

作者：Miyuru Dayarathna（WSO2高級技術總監(jiān)）

編譯：孫薇

責編：周建丁