Apache IoTDB 建模方式详解

之前写过一个 IoTDB 数据模型 的介绍 ，但是实际例子举得不多，所以部分用户对于一个实际系统如何建模还比较困惑，今天主要介绍一下建模实例。

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标签模型

实时库、InfluxDB、OpenTSDB等多是基于标签的模型。

在实时库中，每个测点有一个名称（可以看成一个标签）。通常这个测点名称是由符号 “.” 连接的多个属性值。在一个电厂应用的命名示例是这样的：电厂名称.机组.测点编码。如果将实时库中的所有测点的数据理解成一张表，就是下边这样的：

这个表里，Time 和测点名称就是联合主键。

在 InfluxDB、OpenTSDB 中每条数据有 tag 和 field 的概念，上面的数据通常会被定义为 3 个 tag 和 1 个 field，查询出来的表结构是这样的：

这个表里，Time 和所有 tag 列是联合主键。

树形数据模型

IoTDB 中的数据模型是什么样的呢？

先介绍一下 IoTDB 对时间序列的定义：一个测点在不断地采集数据，每个数据点会打上一个时间戳，这个测点的数据就对应一条时间序列，一条时间序列举例如下：

IoTDB 的目标场景就是管理很多这种时间序列，各个时间序列是由路径 唯一定位的。上一节中的数据对应到 IoTDB 中就是 3 个时间序列，3个时间序列的路径如下：

root.TC.N1DCS.POINT1
root.TC.N1DCS.POINT2
root.HM.DCS1.POINT3

这些路径形成了一棵树形的元数据结构：

其中从 root 到倒数第二级的路径在 IoTDB 中有个特殊的含义：设备 ，这个例子中有两个设备：root.TC.N1DCS，root.HM.DCS1。

同一设备的多个测点可以共享一个时间戳写入：

insert into root.TC.N1DCS(time, POINT1, POINT2) values(1606377709000, 0.074767, 11.026245)
insert into root.HM.DCS1(time, POINT3) values(1606377709000, 0.0)

标签模型与树形模型的对应关系

Tag 的值形成了树形结构的路径，是元数据树上的一个节点（避免把 Tag 的名称定义为一个时间序列，Tag 值存储成了这个时间序列的值）。

比如，在IoTDB 中，建立了以下两条时间序列（root.sg.taga, root.sg.value），并用来存储多个测点（a1, b1, c1）的值，这种就是错误的建模方式，这种情况下，同一个时间序列的同一个时间戳只保留最后写入的点，所以第 3 行蓝色的数据会被第 4 行覆盖掉。

对于这种情况，正确的建模方式是创建 3 条时间序列

root.sg.a1, root.sg.b1, root.sg.c1

这种情况下，3 条序列的数据分别为：

查询

以第一节的数据为例来介绍一下 IoTDB 的查询。首先根据 select 和 from 子句中的路径找到所有匹配到的时间序列，然后按照不同的对齐方式展示成一张表，这里提供了 3 种对齐方法。

（1）按照 Time 对齐（默认）

如查询 TC 下的所有测点的数据，以 root.TC 为前缀匹配到了 2 个序列

以 root.* 为前缀可以匹配 3 个序列

（2） 按照设备表展示，按照 Time 和 device 对齐，可以用 align by device 语句，对齐后为空的就展示 null

（3）不对齐，每个时间序列独立展示。每个时间序列有两列（时间列和值列），使用 disable align 修饰，这里其实是有3个表，每个表中应该空一些。

总结

树形模型比较灵活，比如一个电厂有 3 个设备，每个设备的发电量是一个时间序列。我们会创建 3 个序列：root.电厂1.设备1.发电量，root.电厂1.设备2.发电量，root.电厂1.设备3.发电量。现在希望增加一个电厂总发电量，就可以在电厂下一级增加一个时间序列：root.电厂1.总发电量。

也有一些时序数据库采用关系模型，像 TimescaleDB，关系模型的好处是学习成本低，适用于数据较为规整的场景，但是表需要提前定义，修改（加列）的代价比较大，不适用预先不确定有多少测点，或一个设备的多个测点不同时采集的场景。

没有一种结构适用于所有场景，我们之后会逐渐让元数据模型更简单，降低学习成本。最后，欢迎大家加入社区一起交流~

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