監控 DynamoDB 中的裝置狀態更新 - Amazon DynamoDB
使用案例實體關係圖存取模式結構描述設計最終結構描述無SQL Workbench

本文為英文版的機器翻譯版本，如內容有任何歧義或不一致之處，概以英文版為準。

監控 DynamoDB 中的裝置狀態更新

本使用案例將說明如何使用 DynamoDB 監控 DynamoDB 中的裝置狀態更新 (或裝置狀態變更)

使用案例

在 IoT 使用案例 (例如智慧工廠) 中，許多裝置需要由作業員監控，並定期將其狀態或記錄傳送至監控系統。當裝置發生問題時，裝置的狀態會從正常轉為警告。根據裝置中異常行為的嚴重性和類型，會有不同的日誌層級或狀態。然後，系統會指派作業員檢查裝置，並在需要時將問題呈報給主管。

此系統的典型存取模式包括：

  • 建立裝置的日誌項目

  • 取得特定裝置狀態的所有日誌，並顯示最新日誌

  • 取得兩個日期之間，給指定作業員的所有日誌

  • 取得呈報給指定主管的所有日誌

  • 取得呈報給指定主管，並包含特定裝置狀態的所有日誌

  • 取得呈報給指定主管，並包含特定日期之特定裝置狀態的所有日誌

實體關係圖

這是我們將用來監控裝置狀態更新的實體關係圖 （ERD）。

ERD 裝置狀態更新。它顯示實體：裝置和運算子。

存取模式

須使用此存取模式監控裝置狀態更新。

  1. createLogEntryForSpecificDevice

  2. getLogsForSpecificDevice

  3. getWarningLogsForSpecificDevice

  4. getLogsForOperatorBetweenTwoDates

  5. getEscalatedLogsForSupervisor

  6. getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisor

  7. getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisorForDate

架構設計演進

步驟 1：位址存取模式 1 (createLogEntryForSpecificDevice) 和 2 (getLogsForSpecificDevice)

裝置追蹤系統的擴展單位為個別裝置。在這個系統中，deviceID 會唯一識別裝置，進一步讓 deviceID 成為分割區索引鍵的理想候選者。每個設備會定期向追蹤系統發送資訊 (例如每五分鐘左右)，而這類排序會依日期為邏輯排序準則，因此成為排序索引鍵。此使用案例中的範例資料看起來應會與以下內容相似：

儲存多個裝置狀態的資料表。DeviceID 是主要金鑰，而狀態更新日期是排序金鑰。

若要擷取特定裝置的日誌項目，可以使用分割區索引鍵 DeviceID="d#12345" 執行查詢操作。

步驟 2：位址存取模式 3 (getWarningLogsForSpecificDevice)

由於 State 是非索引鍵屬性，必須使用篩選條件表達式，才可利用目前的結構描述處理存取模式 3。在 DynamoDB 中，使用索引鍵條件表達式讀取資料後，才會套用篩選條件表達式。例如，若想針對 d#12345 擷取警告日誌，利用分割區索引鍵 DeviceID="d#12345" 進行的查詢操作會讀取上表中的四個項目，然後篩選掉處於警告狀態的項目。這種方法無法有效地大規模進行。如果排除項目的比例較低或不常執行查詢，則篩選條件表達式是排除查詢項目的好方法。但是，我們可以持續改善資料表設計，以便更有效率地從資料表中擷取大量項目，並篩選掉大部分的項目。

若想改變存取模式的處理方法，可以透過複合排序索引鍵。您可以從 DeviceStateLog_3.json 匯入範例資料，其中排序索引鍵會變更為 State#Date。此排序索引鍵結合了State、# 以及 Date 屬性。此範例中，# 用來作為分隔符。資料現在看起來會像這樣：

使用複合排序索引鍵 State#Date 擷取的裝置 d#12345 的狀態更新資料。

若僅想擷取裝置的警告日誌，可利用此結構描述更切合查詢。查詢的索引鍵條件使用分割區索引鍵 DeviceID="d#12345" 與排序索引鍵 State#Date begins_with “WARNING”。此查詢只會讀取三個與警告狀態相關的項目。

步驟 3：位址存取模式 4 (getLogsForOperatorBetweenTwoDates)

您可以匯入 DeviceStateLog_4.json D，其中Operator屬性已新增至具有範例資料的DeviceStateLog資料表。

DeviceStateLog 具有運算子屬性的資料表設計，可在特定日期之間取得運算子日誌。

由於 Operator 目前不是分割區索引鍵，因此無法根據以 OperatorID 為基礎的資料表執行直接鍵值對查詢。我們必須使用 OperatorID 上的全域次要索引，建立一個新的項目集合。存取模式需要根據日期進行查詢，因此日期是全域次要索引 （GSI） 的排序索引鍵屬性。這是GSI現在看起來的樣子：

GSI 以 OperatorID 和 Date 作為分割區金鑰和排序金鑰，以取得特定運算子的日誌的設計。

對於存取模式 4 （getLogsForOperatorBetweenTwoDates），您可以使用GSI分割區金鑰來查詢，OperatorID=Liz並在 2020-04-11T05:58:00和 Date之間排序金鑰2020-04-24T14:50:00。

查詢GSI使用 OperatorID 和日期，以取得兩個日期之間的運算子日誌。

步驟 4：位址存取模式 5 (getEscalatedLogsForSupervisor)、6 (getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisor) 和 7 (getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisorForDate)

我們可以利用疏鬆索引處理這些存取模式。

全域次要索引依預設是疏鬆的，因此只有基底資料表中包含主索引鍵屬性的項目，才會實際出現在索引中。針對要建模的存取模式，這是另一種排除無關項目的方式。

您可以匯入 DeviceStateLog_6.json，其中EscalatedTo屬性已新增至具有範例資料的DeviceStateLog資料表。如前所述，並非所有日誌都會呈報給主管。

GSI 使用 EscalatedTo 屬性設計，以取得主管的所有升級日誌。

您現在可以建立新的 ，GSI其中 EscalatedTo 是分割區金鑰，而 State#Date是排序金鑰。請注意，只有當項目同時具有 EscalatedTo 和 State#Date 屬性時，才會顯示在索引中。

GSI 設計以取得具有 EscalatedTo 和 State#Date 屬性的所有項目。

其餘的存取模式摘要如下：

下表摘要整理了所有存取模式，以及結構描述設計處理這些模式的方式：

存取模式 基礎資料表/GSI/LSI 作業 分割區索引鍵值 排序索引鍵值 其他條件/篩選條件
createLogEntryForSpecificDevice 基本資料表 PutItem DeviceID =deviceId State#Date=state#date
getLogsForSpecificDevice BASE 資料表 Query DeviceID =deviceId State#Date begins_with "state1#" ScanIndexForward = 錯誤
getWarningLogsForSpecificDevice BASE 資料表 Query DeviceID =deviceId State#Date start_with "WARNING"
getLogsForOperatorBetweenTwoDates GSI-1 Query 運算子=operatorName Date between date1 and date2
getEscalatedLogsForSupervisor GSI-2 Query EscalatedTo=supervisorName
getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisor GSI-2 Query EscalatedTo=supervisorName State#Date begins_with "state1#"
getEscalatedLogsWithSpecificStatusForSupervisorForDate GSI-2 Query EscalatedTo=supervisorName State#Date begins_with "state1#date1"

最終結構描述

以下是最終結構描述設計。若要將此結構描述設計下載為 JSON 檔案，請參閱 上的 DynamoDB 範例 GitHub。

基底資料表

具有裝置狀態中繼資料的基礎資料表設計，例如裝置 ID、狀態和日期。

GSI-1

GSI-1 設計。它會顯示主要金鑰和屬性：DeviceIDState#Date 和 State。

GSI-2

GSI-2 設計。它會顯示主要金鑰和屬性：DeviceID、運算子、日期和狀態。

使用此結構描述設計的無SQL工作台

您可以將此最終結構描述匯入 NoSQL Workbench ，這是一種視覺化工具，可為 DynamoDB 提供資料建模、資料視覺化和查詢開發功能，以進一步探索和編輯您的新專案。請依照下列步驟以開始使用：

  1. 下載無SQL Workbench。如需詳細資訊，請參閱不下載適用於 DynamoDB 的SQL工作台。

  2. 下載上述結構描述檔案，該檔案已採用 NoSQL Workbench JSON 模型格式。

  3. 將JSON結構描述檔案匯入 NoSQL Workbench。如需詳細資訊，請參閱匯入現有的資料模型。

  4. 匯入 NOSQL Workbench 後，您可以編輯資料模型。如需詳細資訊，請參閱編輯現有的資料模型。

  5. 若要視覺化您的資料模型、新增範例資料，或從CSV檔案匯入範例資料，請使用無SQL工作台的 Data Visualizer 功能。