淺談新一代PGIS技術(shù)在智慧消防中的**應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

摘要：智慧消防系統(tǒng)是一種將GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、GIS(地理信息系統(tǒng))、GSM(無線移動(dòng)通信系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等技術(shù)集于一體的智能消防無線報(bào)警網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于智慧消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以使智慧消防數(shù)據(jù)查詢滿足高訪問量、操作方便的現(xiàn)實(shí)需求，為智慧消防的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)提供了有效的參考。

關(guān)鍵詞：智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

0引言

       智慧消防系統(tǒng)山是一種將GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、GIS(地理信息系統(tǒng))、GSM(無線移動(dòng)通信系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)⑵等技術(shù)集于一體的智能消防無線報(bào)警網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的深度發(fā)展，人類已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，消防行業(yè)面臨著巨大挑戰(zhàn)與機(jī)遇，傳統(tǒng)消防系統(tǒng)工作方式與新形勢、新任務(wù)不相適應(yīng)的矛盾日益凸顯,在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的大背景下，主動(dòng)運(yùn)用大數(shù)據(jù)來解決了電信、建筑、供電、交通等公共設(shè)施建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，在智慧消防系統(tǒng)中，消防指揮與用戶單位聯(lián)網(wǎng)，改變了過去傳統(tǒng)、落后和被動(dòng)的報(bào)警、接警、處警方式，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警自動(dòng)化、接警智能化、處警預(yù)案化、管理網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)專業(yè)化、科技現(xiàn)代化，大大減少了中間環(huán)節(jié)，提高了處警速度，做到了方便、快捷、可靠，使人民生命、財(cái)產(chǎn)的以及警員生命的得到保護(hù)

        Redis*Remotedictionaiyserver)是一款開源的、網(wǎng)絡(luò)化的、基于內(nèi)存的、可進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化的Key-Vah/存儲(chǔ)系統(tǒng)。它的數(shù)據(jù)模型建立在外層，類似于其他結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)，是通過Key映射Value的方式來建立字典以保存數(shù)據(jù)，有別于其他結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)的是，它支持多種數(shù)據(jù)類型的存儲(chǔ)：字符串(string)、鏈表(list)、集合(set)、有序集合(zset)和哈希類型(hash),并且各種類型都支持豐富的操作，其中大多都支持原子操作。為了保證數(shù)據(jù)存取的效率，數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中Redis還提供了對持久化的支持％它可以定期將更新的數(shù)據(jù)異步寫入磁盤，同時(shí)不影響繼續(xù)提供服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了主從復(fù)制，這對預(yù)防單點(diǎn)故障和提高負(fù)載能力有很大幫助。在操作方面，Redis基于TCP協(xié)議的特性使得它可以通過管道的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作閩。Redis本身提供了一個(gè)可連接Server的客戶端，通過客戶端可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作。

在智慧消防底層數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，完全可以應(yīng)用Redis數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，以滿足高訪問量與操作方便的需求氣在操作方面，應(yīng)用Redis的管道通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過Redis本身的客戶端，可以同時(shí)連接Server服務(wù)器，方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作常用的消防產(chǎn)品信息如：產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)、型號、證書編號、地理位置信息與應(yīng)急救援指示信息等較復(fù)雜的信息等信息可以以字符串的格式存儲(chǔ)在Redis的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中、通過hash結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，并通過可以標(biāo)識產(chǎn)品信息的主鍵建立不同數(shù)據(jù)表中各條產(chǎn)品信息的聯(lián)系，構(gòu)建底層信息字典利用Redis底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對字符串和字典數(shù)據(jù)的支持，可以達(dá)到快速査詢的目的。

在字符串?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)中，采用SDS(SimpleDynamicString,簡單動(dòng)態(tài)字符串)取代了功能單一，抽象層次低，并且不的char*類型字符串。在字典數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)中，為了兼顧簡單性,使用了哈希表。在實(shí)現(xiàn)哈希表時(shí)，有一個(gè)問題就是釆用何種策略來解決碰撞問題。對于使用鏈地址法來解決碰撞問題的哈希表來說.哈希表的性能取決于哈希表大小與保存節(jié)點(diǎn)數(shù)量之間的比率、RDB將數(shù)據(jù)庫的快照以二進(jìn)制的方式保存到磁盤中在Redis運(yùn)行時(shí)，RDB程序?qū)?dāng)前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫快照保存到磁盤文件中，在Redis重啟動(dòng)時(shí)，RDB程序可以通過載入RDB文件來還原數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)。AOF則以協(xié)議文本的方式，將所有對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行過寫入的命令(及其參數(shù))記錄到AOF文件，以此達(dá)到記錄數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的目的。AOF更像是歷史記錄，記錄所有運(yùn)行過的命令。但是AOF文件就會(huì)隨著時(shí)間持續(xù)增長，進(jìn)而占據(jù)整個(gè)磁盤為此，Redis設(shè)計(jì)了AOF重寫機(jī)制，通過開啟新線程，掃描數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為Redis命令，存入臨時(shí)的AQF文件當(dāng)掃描完后，用臨時(shí)文件代替AOF文件。這樣一來，AOF文件中記錄的命令，因而不會(huì)占據(jù)很多空間。

        Redis兼具內(nèi)存數(shù)據(jù)庫隨機(jī)訪問的優(yōu)勢和Key-Value數(shù)據(jù)模型簡單特點(diǎn)，因此，其I/O性能非常優(yōu)異，支持高并發(fā)性，豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合存儲(chǔ)何種復(fù)雜的數(shù)據(jù)。考慮到社會(huì)對智慧消防數(shù)據(jù)服務(wù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)、高并發(fā)、高吞吐量提出了更高的需求，且大多數(shù)消防產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)服務(wù)后臺數(shù)據(jù)量并不大，大容量、低價(jià)格的內(nèi)存使得以內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的輕量級空間數(shù)據(jù)應(yīng)用成為可能。本文以內(nèi)存數(shù)據(jù)庫Redis為平臺，利用其響應(yīng)速度快、并發(fā)性高、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富的優(yōu)勢，研究了Redis的輕量級數(shù)據(jù)的組織和索引方法，提升髙并發(fā)訪問下消防產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)服務(wù)的響應(yīng)速度和査詢性能。

1 Redis數(shù)據(jù)模型

1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

         Redis本身存儲(chǔ)是一個(gè)巨大的Hash表，為了模仿關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的表，通常使用分隔符分隔“表名”以及“字段”，本文使用”：”作為分隔符例如存儲(chǔ)一個(gè)消防產(chǎn)品的屬性信息，可以表示為Product：ProductID作為key,并用hash結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)消防產(chǎn)品屬性信息field域包括：產(chǎn)品名稱(ProductName)、產(chǎn)品型號(ProductType)、出廠日期(DateofProduct)、技術(shù)參數(shù)(TechnicalParameters)、證書編號(CertificateNumber)、安裝位置(InstallationSite)和報(bào)警記錄(AlarmRecord)等字段。value域包含實(shí)際的存儲(chǔ)信息。在每一個(gè)消防產(chǎn)品投入到智慧消防云平臺前，系統(tǒng)會(huì)為其賦予的產(chǎn)品編號PmductlD,因此該key。

表1Redis中hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例