关系数据库（可选）

关系数据库（可选）

概述

本节介绍 IoT 架构中的关系数据库选项——MariaDB。学习完成后，您将能够：

• 理解关系数据库在 IoT 中的使用场景
• 了解 MariaDB 的特性和优势
• 评估是否需要关系数据库组件
• 掌握 MariaDB 的基本部署和配置

Why Relational Database in IoT?

适用场景

MariaDB 在 IoT 方案中主要用于存储结构化业务数据：

数据类型	示例	存储方案
设备元数据	设备型号、安装位置、固件版本	MariaDB
用户信息	用户名、角色、权限	MariaDB
告警记录	告警时间、类型、处理状态	MariaDB
配置信息	阈值设置、通知规则、系统参数	MariaDB
传感器时序数据	温度、湿度、压力	InfluxDB (推荐)

MariaDB vs InfluxDB

对比维度	MariaDB (关系型)	InfluxDB (时序型)
最佳用途	业务数据、元数据	传感器时序数据
数据模型	表格、关系	时间序列、标签
写入模式	行写入	批量、追加写入
查询模式	复杂 JOIN、事务	时间范围聚合
数据更新	✅ CRUD 全部支持	⚠️ 不推荐更新
压缩比	普通 (2-3x)	高 (8-15x)
存储成本	较高	较低

MariaDB Features

特性	说明	IoT 售前价值
完全免费	GPL 许可证	无许可成本
MySQL 兼容	无缝替代 MySQL	降低迁移成本
成熟稳定	20+ 年发展历史	生产环境验证
ACID 事务	支持复杂业务逻辑	数据一致性保证
丰富工具	Adminer, DBeaver, MySQL Workbench	管理方便
性能优化	查询优化器、多种存储引擎	满足业务需求

Deployment

Docker Deployment

services:
  mariadb:
    image: mariadb:latest
    container_name: mariadb
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - ./mariadb/data:/var/lib/mysql
      - ./mariadb/config:/etc/mysql/conf.d
    environment:
      - MARIADB_ROOT_PASSWORD=YourPassword2024!
      - MARIADB_DATABASE=iot_demo
      - MARIADB_USER=iot_user
      - MARIADB_PASSWORD=iot_password
      - TZ=Asia/Shanghai

Docker Run

docker run -d \
    --name mariadb \
    -p 3306:3306 \
    -v mariadb_data:/var/lib/mysql \
    -e MARIADB_ROOT_PASSWORD=YourPassword2024! \
    -e MARIADB_DATABASE=iot_demo \
    -e MARIADB_USER=iot_user \
    -e MARIADB_PASSWORD=iot_password \
    mariadb:latest

Basic Usage

Create IoT Database Schema

-- 数据库: iot_demo
-- 设备表
CREATE TABLE devices (
    device_id VARCHAR(50) PRIMARY KEY,
    device_name VARCHAR(100),
    device_type VARCHAR(50),
    location VARCHAR(100),
    firmware_version VARCHAR(20),
    registered_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    last_seen TIMESTAMP NULL,
    is_active BOOLEAN DEFAULT TRUE
);

-- 告警记录表
CREATE TABLE alerts (
    alert_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    device_id VARCHAR(50),
    alert_type VARCHAR(50),
    alert_message TEXT,
    severity ENUM('info', 'warning', 'critical'),
    status ENUM('new', 'acknowledged', 'resolved') DEFAULT 'new',
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    resolved_at TIMESTAMP NULL,
    FOREIGN KEY (device_id) REFERENCES devices(device_id)
);

-- 配置表
CREATE TABLE device_config (
    config_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    device_id VARCHAR(50),
    config_key VARCHAR(100),
    config_value TEXT,
    updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
    FOREIGN KEY (device_id) REFERENCES devices(device_id)
);

-- 插入示例数据
INSERT INTO devices (device_id, device_name, device_type, location) VALUES
('SENSOR-01', 'Factory A - Temperature Sensor', 'DHT22', 'Production Line A'),
('SENSOR-02', 'Factory A - Humidity Sensor', 'DHT22', 'Production Line B'),
('RELAY-01', 'Factory B - Power Switch', 'Shelly 1PM', 'Server Room');

INSERT INTO alerts (device_id, alert_type, alert_message, severity) VALUES
('SENSOR-01', 'HIGH_TEMP', 'Temperature exceeded 30°C threshold', 'warning'),
('SENSOR-02', 'LOW_HUMIDITY', 'Humidity below 40% threshold', 'info');

Query Examples

-- 获取激活设备数量
SELECT device_type, COUNT(*) as device_count
FROM devices
WHERE is_active = TRUE
GROUP BY device_type;

-- 获取未处理告警
SELECT d.device_name, a.alert_message, a.severity, a.created_at
FROM alerts a
JOIN devices d ON a.device_id = d.device_id
WHERE a.status = 'new'
ORDER BY a.created_at DESC;

-- 设备最后在线时间
SELECT device_name, last_seen,
    TIMESTAMPDIFF(MINUTE, last_seen, NOW()) as minutes_offline
FROM devices
WHERE is_active = TRUE;

Integration with Adminer

Adminer 是一个轻量级的数据库管理工具，替代 phpMyAdmin：

services:
  adminer:
    image: adminer:latest
    container_name: adminer
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      - ADMINER_DESIGN=nette

访问 http://<server-ip>:8080 管理 MariaDB 数据库。

Backup and Restore

SQL Dump (推荐)

# 备份
docker exec mariadb mysqldump -u root -pYourPassword2024! iot_demo \
    > ./mariadb/backup/iot_demo_$(date +%Y%m%d).sql

# 压缩备份
docker exec mariadb mysqldump -u root -pYourPassword2024! iot_demo \
    | gzip > ./mariadb/backup/iot_demo_$(date +%Y%m%d).sql.gz

# 恢复
docker exec -i mariadb mysql -u root -pYourPassword2024! iot_demo \
    < ./mariadb/backup/iot_demo_20260518.sql

# 定时备份 (crontab)
0 2 * * * docker exec mariadb mysqldump -u root -pPASSWORD iot_demo \
    | gzip > /opt/backups/mariadb/iot_demo_$(date +\%Y\%m\%d).sql.gz

Common Customer Questions

Q1: IoT 方案中必须用 MariaDB 吗？

A: 不是必须的。简单的 IoT 方案只需要 InfluxDB 即可。当需要管理设备元数据、用户信息、告警记录等结构化业务数据时，才建议引入 MariaDB。

Q2: MariaDB 和 MySQL 有什么区别？

A: MariaDB 是 MySQL 的完全兼容替代品，由 MySQL 原作者创建，保持了完全的开源特性。大多数情况下，两者使用方式完全相同。

Q3: 关系数据库和时序数据库如何配合？

A: 最佳实践是：InfluxDB 存储传感器时序数据，MariaDB 存储业务元数据。Node-RED 可以同时连接两个数据库，实现数据互补。

最佳实践

✅ 推荐做法:

• IoT 方案中只存业务元数据（设备信息、告警记录）
• 时序数据（温度、湿度等）仍使用 InfluxDB
• 配置定期备份（SQL Dump）
• 设置强密码和保护端口
• 使用连接池管理数据库连接

❌ 避免做法:

• 将传感器时序数据存入 MariaDB
• 忽略数据备份
• 数据库端口暴露到公网
• 使用 root 账号连接应用
• 未做定期索引优化

Summary

1. MariaDB 用于管理 IoT 业务数据（设备、用户、配置、告警）
2. 时序数据仍应存储到 InfluxDB
3. 与 InfluxDB 组合使用，各司其职
4. 完全免费开源，MySQL 兼容，工具生态丰富
5. 非核心组件，按需引入

References

• MariaDB 官方文档
• MariaDB Docker Hub
• Adminer 工具