1、背景

随着计算机处理器的高速发展，存储系统与处理器之间的速度差异，已经成为了制约整个系统性能的严重瓶颈。边缘计算在数据存储和处理方面具有较强的实时性需求，相比现有的嵌入式存储系统而言，边缘计算存储系统更加具有低延时、大容量、高可靠性等特点。

边缘计算的数据特征具有更高的时效性、多样性，以及关联性，需要保证边缘数据连续存储和预处理，因此如何高效的存储和访问连续不断的实时数据，是边缘计算中存储系统设计需要重要关注的问题。

2、原则

根据Redis Labs发布的白皮书：How to Select right database In IoT（https://redislabs.com/docs/4-steps-select-right-database-iot-solution/），基于以上，边缘场景下数据库需要具备以下特点：

Real-time data streaming（支持实时数据流处理）
Data filtering and aggregation（支持数据过滤和聚集）
Near-zero latency read operations（读操作接近零延迟）
Instant analytics（即时分析）
High availability（高可用）
Geo distribution（地理分布式）
Schema flexibility and many more（模式灵活等）

3、数据库排名

截至2020 April，DB-Engines上数据库排名（https://db-engines.com/en/ranking）

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下面列出几种典型数据库（时序数据库、文档数据库、内存数据库）的特点进行对比：

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4、RedisEdge

RedisEdge: The edge computing database for the IoT edge（https://redislabs.com/redis-enterprise/redis-edge/）

RedisEdge是一个专为物联网（IoT）边缘的苛刻条件而构建的多模型数据库。它每秒可以接收数百万次写操作，延迟<1ms，占用空间非常小（<5MB），因此它很容易运行在各种边缘设备和传感器上，从基于ARM32到x64的硬件。RedisEdge集成开源Redis（版本5，支持Redis Streams）与RedisAI和RedisTimeSeries模块，并使用RedisGears用于模块间通信。

Redis 5.0版本，内置的Set、List、Hash等数据结构可用作实时内存数据库，用来存储边缘网关采集到的设备实时数据。
Redis 5.0版本的Redis Streams数据结构，可用做消息中间件，把采集到的设备实时数据转发给其他边缘计算软件组件。
RedisTimeSeries是Redis的一个模块，可用作时间序列数据库，在边缘计算网关断网的情况下，能够离线保存需要上传到云端的设备历史数据。同时也有历史数据降采样、压缩、聚合的功能。
RedisAI是Redis的一个模块，用于执行深度学习模型，在边缘侧调用PyTorch、Tensorflow和ONNXRuntime等深度学习工具。
RedisGears是Redis的一个模块，类似MapReduce的分布式动态执行框架，可以用来在分布式的边缘计算节点或者雾计算节点上运行Serverless无服务程序代码。
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RedisEdge的出现可以很好的消除IoT边缘环境下应用的复杂度。目前RedisEdge已经与EdgeX Foundry和微软Azure IoT Edge平台集成。
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https://wiki.edgexfoundry.org/display/FA/Geneva+Release

EdgeX Foundry从Geneva版本默认的数据库将采用Redis（目前使用的是MongoDB），我这里进一步修改为使用redisedge镜像

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RedisEdge支持原生Redis支持的所有数据结构，包括新的Redis Streams数据结构，这为应用开发人员提供了灵活性和简单性。

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5、Azure SQL Database Edge

Azure SQL Database Edge: A data engine optimized for IoT workloads on edge devices

Azure SQL Database Edge是一个优化的关系数据库引擎，适用于IoT和IoT边缘部署。它是一个容器化应用程序，可以运行在基于ARM64或x64的处理器上，其启动内存占用小于500 MB。目前支持运行在Linux上（未来计划推出一个基于Windows的版本）。 Azure SQL Database Edge提供了流、处理和分析关系和非关系（如 JSON、图形和时间序列数据）的功能，这使得它成为各种现代 IoT 应用程序的正确选择。

Azure SQL Database Edge基于最新版本的Microsoft SQL Server数据库引擎构建，它提供了业界领先的性能、安全性和查询处理功能。由于Azure SQL Database Edge构建在Microsoft SQL Server和Microsoft Azure SQL Database的同一引擎上，它提供了相同的T-SQL编程表面积，使应用程序或解决方案的开发更轻松、更快速，同时使应用程序物联网边缘设备、数据中心和云之间的可移植性。