TDengine 在业务落地与架构改造中的应用实践！

news2024/9/28 11:51:05

前言

在物联网和大数据时代，时序数据的管理和分析变得至关重要。TDengine，作为一款专为时序数据设计的开源数据库，以其卓越的存储和查询效率，成为众多企业优化数据架构的优选。本文将分享我将TDengine成功应用于实际业务的经验，以及在架构改造过程中的心得体会。

学习TDengine的途径

在开始使用TDengine之前，我主要通过以下途径获取学习资源：

官方文档：提供了详尽的安装、配置和查询语法，是快速入门的关键。
GitHub社区：阅读源码和参与讨论，让我对TDengine的高级特性和应用场景有了更深的理解。
技术论坛：CSDN、掘金等平台上的实践文章和经验分享，为我提供了宝贵的参考。

通过这些资源的深入学习，我逐步掌握了TDengine的核心概念和功能，包括超级表的设计、高效的查询机制和集群的部署。

使用TDengine的体验

在实际使用中，TDengine的以下几个特点给我留下了深刻印象：

超级表：非常适合管理物联网设备数据，通过一个表模板即可高效管理海量设备数据，大大简化了数据表的设计。
查询和聚合：TDengine内置了多种聚合函数，并支持窗口查询，使得复杂的统计分析变得轻松，且查询速度非常快。
轻量级部署：TDengine部署简单，资源占用少，即使在资源受限的环境中也能保持稳定的性能。

据我们研讨时了解，对于TDengine，它作为一个高性能、分布式、支持 SQL 的时序数据库（Time-series Database），TDengine 的典型适用场景包括但不限于 IoT、工业互联网、车联网、IT 运维、能源、金融证券等领域。需要指出的是，它是针对时序数据场景设计的专用数据库和专用大数据处理工具，因其充分利用了时序大数据的特点，它无法用来处理网络爬虫、微博、微信、电商、ERP、CRM 等通用型数据。从这些点上，我们选择它学习它并使用它进行落地改造，是非常具有明智的举止。

TDengine在物联网数据中的应用

业务背景

我们的项目涉及大规模的设备监控和数据采集。随着设备数量和数据量的增长，传统关系型数据库在处理时序数据时的性能瓶颈日益凸显。为了提升系统性能，我们决定引入TDengine。

TDengine的应用

在新架构中，TDengine帮助我们实现了高效的数据存储和查询：

数据写入：利用TDengine的批量写入接口，我们能够每秒处理数百万条数据，而不会遭遇写入瓶颈。
超级表建模：我们根据设备类型或地理位置，为数千台设备的数据存储需求创建超级表，便于统一管理和查询。
查询与分析：TDengine的窗口函数和内置聚合查询能力，使我们能够在毫秒级时间内完成复杂的设备状态分析和异常检测。

这些改进显著提升了系统的性能，查询响应时间从秒级缩短到毫秒级，写入性能提高了50%以上。

如下是一张TDengine 在钢铁冶金行业能源管理系统中的应用架构图，大家可以参考看下，受益匪浅。

从传统数据库到TDengine集群的架构改造

架构挑战

在引入TDengine之前，我们的架构面临以下挑战：

写入瓶颈：随着设备数量和数据量的增加，写入速率成为系统瓶颈。
查询延迟：复杂的聚合查询耗时较长，无法满足实时业务需求。
扩展性受限：传统数据库的单节点架构在高并发读写场景下性能下降，扩展能力有限。

引入TDengine集群后的优化

为了解决这些问题，我们引入了TDengine的集群架构：

分布式存储与查询：数据分散存储在多个节点上，提高了系统的扩展能力。
高可用性：集群的副本机制确保了数据的高可用性和容错性。
查询性能优化：TDengine的时序数据引擎显著提升了查询性能，尤其是在时间范围查询和聚合分析方面。

这次架构改造使系统整体性能提高了约30%，数据处理能力大大增强。

如何充分利用TDengine的优势

在业务建模中，我们充分利用了TDengine的超级表功能：

按设备类型划分超级表：为每种设备类型创建超级表，便于管理和查询。
按区域划分：通过地理区域划分超级表，提高查询效率。
事件日志表与统计表：除了传感器数据，我们还设计了事件日志表记录设备异常，结合TDengine的窗口查询功能，定期生成统计数据。

这种建模方式不仅提高了数据管理和查询的效率，还优化了系统性能。

如下是TDengine官方总结的角色扮演，相对具有价值借鉴。

其中对于上图中，官方给出的解答是：左侧是各种数据采集或消息队列，包括 OPC-UA、MQTT、Telegraf、也包括 Kafka，他们的数据将被源源不断的写入到 TDengine。右侧则是可视化、BI 工具、组态软件、应用程序。下侧则是 TDengine 自身提供的命令行程序（CLI）以及可视化管理工具。同时我也把它分享给大家。