University of Oulu

Time series database in Industrial IoT and its testing tool

Saved in:
Author: Martinviita, Mikael1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, Computer Science and Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, )
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201811093007
Language: English
Published: Oulu : M. Martinviita, 2018
Publish Date: 2018-11-12
Thesis type: Master's thesis
Tutor: Pakanen, Minna
Reviewer: Hosio, Simo
Pakanen, Minna
Description:
In the essence of the Industrial Internet of Things is data gathering. Data is time and event-based and hence time series data is key concept in the Industrial Internet of Things, and specific time series database is required to process and store the data. Solution development and choosing the right time series database for Industrial Internet of Things solution can be difficult. Inefficient comparison of time series databases can lead to wrong choices and consequently to delays and financial losses. This thesis is improving the tools to compare different time series databases in context of the Industrial Internet of Things. In addition, the thesis identifies the functional and non-functional requirements of time series database in Industrial Internet of Things and designs and implements a performance test bench. A practical example of how time series databases can be compared with identified requirements and developed test bench is also provided. The example is used to examine how selected time series databases fulfill these requirements. Eight functional requirements and eight non-functional requirements were identified. Functional requirements included, e.g., aggregation support, information models, and hierarchical configurations. Non-functional requirements included, e.g., scalability, performance, and lifecycle. Developed test bench took Industrial Internet of Things point of view by testing the database in three scenarios: write heavy, read heavy, and concurrent write and read operations. In the practical example, ABB’s cpmPlus History, InfluxDB, and TimescaleDB were evaluated. Both requirement evaluation and performance testing resulted that cpmPlus History performed best, InfluxDB second best, and TimescaleDB the worst. cpmPlus History showed extensive support for the requirements and best performance in all performance test cases. InfluxDB showed high performance for data writing while TimescaleDB showed better performance for data reading.
see all

Teollisuuden esineiden internetin ytimessä on tiedon keruu. Tieto on aika ja tapahtuma pohjaista ja sen vuoksi aikasarjatieto on teollisuuden esineiden internetin avainkäsitteitä. Prosessoidakseen tällaista tietoa tarvitaan erityinen aikasarjatietokanta. Sovelluskehitys ja oikean aikasarjatietokannan valitseminen teollisuuden esineiden internetin ratkaisuun voi olla vaikeaa. Tehoton aikasarjatietokantojen vertailu voi johtaa vääriin valintoihin ja siten viiveisiin sekä taloudellisiin tappioihin. Tässä diplomityössä kehitetään työkaluja, joilla eri aikasarjatietokantoja teollisuuden esineiden internetin ympäristössä voidaan vertailla. Diplomityössä tunnistetaan toiminnalliset ja ei-toiminnalliset vaatimukset aikasarjatietokannalle teollisuuden esineiden internetissä ja suunnitellaan ja toteutetaan suorituskykytestipenkki aikasarjatietokannoille. Työ tarjoaa myös käytännön esimerkin kuinka aikasarjatietokantoja voidaan vertailla tunnistetuilla vaatimuksilla ja kehitetyllä testipenkillä. Esimerkkiä hyödynnetään tutkimuksessa, jossa selvitetään kuinka nykyiset aikasarjatietokannat täyttävät tunnistetut vaatimukset. Diplomityössä tunnistettiin kahdeksan toiminnallista ja kahdeksan ei-toiminnallista vaatimusta. Toiminnallisiin vaatimuksiin sisältyi mm. aggregoinnin tukeminen, informaatiomallit ja hierarkkiset konfiguraatiot. Ei-toiminnallisiin vaatimuksiin sisältyi mm. skaalautuvuus, suorituskyky ja elinkaari. Kehitetty testipenkki otti teollisuuden esineiden internetin näkökulman kolmella eri testiskenaariolla: kirjoituspainoitteinen, lukemispainoitteinen ja yhtäaikaiset kirjoitus- ja lukemisoperaatiot. Käytännön esimerkissä ABB:n cpmPlus History, InfluxDB ja TimescaleDB tietokannat olivat arvioitavina. Sekä vaatimusten arviointi että suorituskykytestit osoittivat cpmPlus History:n suoriutuvan parhaiten, InfluxDB:n toiseksi parhaiten ja TimescaleDB:n huonoiten. cpmPlus History tuki tunnistettuja vaatimuksia laajimmin ja tarjosi parhaan suorituskyvyn kaikissa testiskenaarioissa. InfluxDB antoi hyvän suorituskyvyn tiedon kirjoittamiselle, kun vastaavasti TimescaleDB osoitti parempaa suorituskykyä tiedon lukemisessa.
see all

Subjects:
Copyright information: © Mikael Martinviita, 2018. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.