Apache IoTDB 时序数据库介绍与单机版安装部署指南

1.3 产品架构

三横两纵架构体系，该架构体系是一种广泛应用于信息系统和政务数字化建设的顶层设计框架。该体系结构由三个横向层次和两个纵向支撑组成，形成了完整的系统架构。

数据接入层 JDBC/TSFile/MQTT 协议适配边缘计算引擎存储计算层多模存储引擎 HTAP 计算框架服务接口层 SQL 接口 REST API GraphQL 接口运维管理层统一管控平台智能监控系统

横向层次架构：

1. 基础设施层（IaaS 层）

   • 包括云计算平台、网络通信设施、数据中心等硬件基础
   • 典型案例：政务云平台建设，如某省统一的政务云服务平台
   • 关键技术：虚拟化技术、SDN 网络技术等

2. 数据资源层（DaaS 层）

   • 涵盖各类数据资源库、数据交换平台、数据治理工具
   • 具体包括：人口基础数据库、法人单位数据库、空间地理数据库等
   • 数据标准规范体系建设和数据质量管理

3. 应用服务层（SaaS 层）

   • 各类业务应用系统和公共服务平台
   • 如'一网通办'政务服务系统、智慧城市管理平台等
   • 采用微服务架构，实现服务快速部署和弹性扩展

纵向支撑体系：

1. 标准规范体系

   • 技术标准：接口规范、数据标准、安全标准等
   • 管理规范：运维管理制度、数据共享管理办法等
   • 实施案例：某市政务信息化标准规范汇编

2. 安全保障体系

   • 网络安全防护：防火墙、入侵检测、VPN 等
   • 数据安全：加密传输、访问控制、数据脱敏
   • 安全管理：安全审计、应急预案、等保测评

核心优势：

1. 多模存储：支持时序数据、关系数据、空间数据的统一存储
2. HTAP 能力：实时写入与复杂分析的混合负载处理
3. 生态兼容：完整支持 SQL 标准，兼容 PostgreSQL 协议
4. 国密支持：内置 SM2/SM3/SM4 国密算法模块

该架构的优势在于实现了资源集约化、服务标准化和管理规范化，可以有效避免重复建设、信息孤岛等问题。

二、IoTDB 环境配置

2.1 Linux 系统需准备环境

运行环境：

• Java 项目：JDK 1.8 或 11+
• Python 项目：Python 3.6+，建议使用虚拟环境（venv 或 conda）
• Node.js 项目：Node.js 12.x 或 14.x
• Docker：Docker 19.03+ 和 Docker Compose 1.27+（容器化部署时）

数据库：

• MySQL 5.7+
• PostgreSQL 12+
• MongoDB 4.2+
• SQLite（开发测试用）

2.2 Windows 系统需准备环境

• 配置 JDK 即可

2.3 网络配置

2.3.1 关闭防火墙

# 查看防火墙
systemctl status firewalld
# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
# 永久关闭防火墙
systemctl disable firewalld

2.3.2 查看端口是否占用

如果命令有输出，则表示该端口已被占用。检查方式如下：

lsof -i:6667 或 netstat -tunp | grep 6667
lsof -i:10710 或 netstat -tunp | grep 10710
lsof -i:10720 或 netstat -tunp | grep 10720

2.3.3 避雷经验

1. 将系统 swap 优先级降至最低

echo "vm.swappiness = 0" >> /etc/sysctl.conf
# 一起执行 swapoff -a 和 swapon -a 命令是为了将 swap 里的数据转储回内存，并清空 swap 里的数据。
# 不可省略 swappiness 设置而只执行 swapoff -a；否则，重启后 swap 会再次自动打开，使得操作失效。
swapoff -a && swapon -a
# 在不重启的情况下使配置生效。
sysctl -p
# swap 的已使用内存变为 0
free -m

2. 设置系统最大打开文件数为 65535，以避免出现'太多的打开文件'的错误。

# 查看当前限制
ulimit -n
# 临时修改
ulimit -n 65535
# 永久修改
echo "* soft nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
echo "* hard nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
# 退出当前终端会话后查看，预期显示 65535
ulimit -n

3. 安装 Java 运行环境，Java 版本 >= 1.8，请确保已设置 jdk 环境变量。（V1.3.2.2 及之上版本推荐直接部署 JDK17，老版本 JDK 部分场景下性能有问题，且 datanode 会出现 stop 不掉的问题）

三、IoTDB 单机版系统部署安装指南

3.1 产品下载

请参考 Apache IoTDB 下载地址。

3.2 注意事项

1. 部署时推荐优先使用 hostname 进行 IP 配置，可避免后期修改主机 ip 导致数据库无法启动的问题。设置 hostname 需要在目标服务器上配置/etc/hosts，如本机 ip 是 192.168.1.3，hostname 是 iotdb-1，则可以使用以下命令设置服务器的 hostname，并使用 hostname 配置 IoTDB 的 cn_internal_address、dn_internal_address、dn_rpc_address。

echo "192.168.1.3 iotdb-1" >> /etc/hosts

2. 部分参数首次启动后不能修改，请参考下方的【3.3 参数配置】章节进行设置。

3. 无论是在 linux 还是 windows 中，请确保 IoTDB 的安装路径中不含空格和中文，避免软件运行异常。

4. 安装部署 IoTDB 时需要保持使用同一个用户进行操作，您可以：

• 使用 root 用户（推荐）：使用 root 用户可以避免权限等问题。
• 使用固定的非 root 用户：
  • 使用同一用户操作：确保在启动、停止等操作均保持使用同一用户，不要切换用户。
  • 避免使用 sudo：尽量避免使用 sudo 命令，因为它会以 root 用户权限执行命令，可能会引起权限混淆或安全问题。

3.3 安装步骤

3.3.1 解压安装包并进入安装目录

unzip apache-iotdb-{version}-all-bin.zip
cd apache-iotdb-{version}-all-bin

3.3.2 参数配置

（1）环境脚本配置

./conf/confignode-env.sh（./conf/confignode-env.bat）配置

./conf/datanode-env.sh（./conf/datanode-env.bat）配置

（2）系统配置

./conf/iotdb-system.properties 文件

（3）ConfigNode 配置

打开 ConfigNode 配置文件（./conf/iotdb-system.properties 文件），设置以下参数：

3.3.3 启动 ConfigNode 节点

进入 iotdb 的 sbin 目录下，启动 confignode

./start-confignode.sh -d #'-d'参数将在后台进行启动

3.3.4 启动 DataNode 节点

进入 iotdb 的 sbin 目录下，启动 datanode：

cd sbin
./start-datanode.sh -d #-d 参数将在后台进行启动

3.3.5 验证部署

可直接执行 ./sbin 目录下的 Cli 启动脚本：

./start-cli.sh -h ip(本机 ip 或域名) -p 端口号 (6667)

成功启动后，出现如下界面显示 IoTDB 安装成功。

出现安装成功界面后，使用 show cluster 命令查看服务运行状态

当看到 status 都是 running 表示服务启动成功

注意：出现 ACTIVATED(W) 为被动激活，表示此 ConfigNode 没有 license 文件（或没有签发时间戳最新的 license 文件）。此时建议检查 license 文件是否已放入 license 文件夹，没有请放入 license 文件，若已存在 license 文件，可能是此节点 license 文件与其他节点信息不一致导致，请联系技术支持人员重新申请

3.4 所遇 BUG 总结

Confignode 节点启动失败

1: 请查看启动日志，检查是否修改了某些首次启动后不可改的参数。 2: 请查看启动日志，检查是否出现其他异常。日志中若存在异常现象，请联系技术支持人员咨询解决方案。 3: 如果是首次部署或者数据可删除，也可按下述步骤清理环境，重新部署后，再次启动。

四、IoTDB 产品优势

4.1 Apache IoTDB 优势

1. 灵活的部署方式：支持云端一键部署、终端解压即用、终端 - 云端无缝连接（数据云端同步工具）
2. 低硬件成本的存储解决方案：支持高压缩比的磁盘存储，无需区分历史库与实时库，数据统一管理
3. 层级化的测点组织管理方式：支持在系统中根据设备实际层级关系进行建模，以实现与工业测点管理结构的对齐，同时支持针对层级结构的目录查看、检索等能力
4. 高通量的数据读写：支持百万级设备接入、数据高速读写、乱序/多频采集等复杂工业读写场景
5. 丰富的时间序列查询语义：支持时序数据原生计算引擎，支持查询时时间戳对齐，提供近百种内置聚合与时序计算函数，支持面向时序特征分析和 AI 能力
6. 高可用的分布式系统：支持 HA 分布式架构，系统提供 7*24 小时不间断的实时数据库服务，一个物理节点宕机或网络故障，不会影响系统的正常运行；支持物理节点的增加、删除或过热，系统会自动进行计算/存储资源的负载均衡处理；支持异构环境，不同类型、不同性能的服务器可以组建集群，系统根据物理机的配置，自动负载均衡
7. 极低的使用&运维门槛：支持类 SQL 语言、提供多语言原生二次开发接口、具备控制台等完善的工具体系
8. 丰富的生态环境对接：支持 Hadoop、Spark 等大数据生态系统组件对接，支持 Grafana、Thingsboard、DataEase 等设备管理和可视化工具

4.2 Apache IoTDB 应用场景

4.2.1 应用背景

近年来，随着科技的不断进步，航空航天领域正进一步加快数字化与智能化建设。先进的数据采集和处理技术逐渐成为提升飞行安全、优化系统性能的重要手段。通过对飞机、火箭、卫星等设备在设计、制造、试飞、运行等全流程中产生的海量时序数据进行高效管理，企业能实现对飞行任务中关键系统的精准监测与分析，通过遥测数据实时回传、试飞数据快速导入，实现航空信息的监测和设计改进，确保飞行任务的安全可靠执行。

4.2.2 架构

IoTDB 凭借其国产自研的高效低流量数据同步、离线数据迁移、丰富的部署选择和低资源占用等特点，为行业的数据管理和业务扩展提供了数据基础，为航空航天领域的技术创新和持续发展提供有力支撑。

4.2.3 结论

科技进步驱动航空航天数字化智能化转型，企业通过全周期数据管理整合实时遥测与试飞数据，实现关键系统精准测，推动设计优化与安全管控。IoTDB 以国产自研技术优势，通过高效低流量同步、离线迁移、灵活部署及低资源占用特性，为行业构建可靠数据底座，支撑技术创新与可持续发展。

五、总结

Apache IoTDB 广泛应用于工业物联网、车联网、智能家居等领域，能够有效解决海量时序数据的存储和分析挑战。本文详细讲述了单机部署的全流程。建议开发者根据业务规模选择合适部署方式，并充分利用其内置的监控工具进行性能调优。