Evaluación comparativa TPCx-IoT con Cisco y Couchbase.

La aplicación Internet de las Cosas (IoT) aporta una nueva dimensión a la carga de trabajo de las bases de datos. Lo que hace que IoT haga clic es la disponibilidad de datos de los dispositivos de borde en las pasarelas, servidores para análisis instantáneos, rollups, etc. Los datos generados son heterogéneos en términos de esquema y siempre están evolucionando. Por ejemplo, cada cámara o smartphone produce metadatos fotográficos de forma diferente. La propia cámara o el smartphone modifican el esquema para múltiples versiones. Esto es así para los distintos tipos de dispositivos. La representación JSON de los datos es autodescriptiva y, por tanto, el modelo es flexible. Por lo tanto, modelar la representación básica de datos en JSON tiene sentido.

Los sistemas que generan los datos para IoT pueden utilizar RDBMS, sistemas NoSQL, JSON simple, XML o formato propietario. Con los datos heterogéneos procedentes de todas las fuentes y dispositivos, el Internet de las Cosas se convierte en el Internet de los Datos.

Una arquitectura para la gestión de datos IoT

Los datos de los sensores pueden agregarse, filtrarse y analizarse en el propio sensor o dispositivo. Por ejemplo, un sensor de temperatura para encender o apagar la calefacción. Las pasarelas recogen los datos de varios sensores e intentan darles sentido. Agregan los datos a lo largo del tiempo, aunque por un periodo limitado (diario o semanal). Estos datos se envían a la nube para mantener los datos completos y realizar análisis más profundos. Ejemplo: temporada tras temporada, año tras año, etc.

Las cargas de trabajo tradicionales (representadas por TPC-C, TPC-E) tienden a ser cargas de trabajo de lectura intensiva en un esquema OLTP. La generación y el uso de datos de IoT requieren mucha escritura. Gateway obtiene todos los datos de los sensores. Genera la primera ronda de inteligencia inmediata y después, opcionalmente, filtra y agrega los datos antes de enviarlos al backend. Así pues, el Consejo TPC ha creado un nuevo punto de referencia, TPCx-IOT  para medir la relación calidad-precio de los sistemas IoT Gateways para casos de uso IoT.

Esquema de TPCx-IOT:

Arquitectura IoT con sensores, pasarelas y sistemas backend. (Fuente: TPC.org)

TPCx-IOT proporciona un kit completo para implementar el benchmark para una base de datos. Incluye un marco para generar los datos, emitir consultas, medir el rendimiento y, a continuación, calcular la relación precio-rendimiento. El conjunto de datos se basa en datos de sensores de subestaciones eléctricas modernas. Los datos se cargan continuamente en la pasarela y las consultas analíticas en tiempo real se ejecutan de forma continua.

A continuación se describe en un diagrama de bloques el escenario y la función de las pasarelas en el marco del IoT.

La carga de trabajo en sí es sencilla. El marco básico debería ser familiar para la gente que ha trabajado con YCSB. El funcionamiento y la distribución de la carga de trabajo se han personalizado para el caso de uso IoT. Las operaciones de inserción/carga y de exploración se ejecutan en paralelo.  

TPCx-IOT funciona con Couchbase.

El controlador de carga de trabajo, las operaciones de inserción (carga) y exploración fueron implementadas por Cisco y Couchbase con éxito para crear un controlador de carga de trabajo para Couchbase. Couchbase es una base de datos NoSQL distribuida basada en JSON de alto rendimiento para soportar aplicaciones escalables para web, móvil e IoT. Aquí están los resultados de la auditoría previa para Couchbase en hardware Cisco M4. Ver más detalles en https://www.couchbase.com/benchmarks y para cifras comparativas véase el Sitio TPCx-IoT. Gracias al equipo de Cisco por su liderazgo en TPCx-IoT y su colaboración para portar los controladores del benchmark a Couchbase y ejecutar el benchmark.