物联网解决方案的典型架构通常比大多数企业系统复杂得多。增加物联网系统复杂性的一个主要因素是驻留在数据中心的后端服务。借助物联网解决方案，我们必须处理现场工作的无数设备。由于这些设备的性质与Web、桌面甚至移动客户端有很大不同，因此我们需要一个中间架构元素来充当现场设备和企业数据中心IoT网关之间的代理。为什么需要物联网网关？在物联网架构中引入网关的主要原因是什么？Xiaoyin通过探索网关架构如何工作的一些最重要方面来阐明这个问题。首先，传感器在网络连接方面的能力非常有限。您的传感器可能会像市场上的大多数信标一样使用低功耗蓝牙(BLE)，有些还可能使用ZigBee协议来提供连接。在局域网(LAN)、家庭区域网络(HAN)或个人区域网络(PAN)中可以有许多其他协议。所有这些协议都有一个共同点——它们不能直接连接到大型网络，例如广域网(WAN)或Internet。我们需要一个充当传感器的网关，通过使用WiFi、GSM或某种其他类型的连接来提供与外部网络的单点联系。网关不仅仅是将数据从传感器转发到后端服务的转储代理。物联网网关需要在将现场信息发送到数据中心之前对其进行预处理。这种预处理包括消息过滤和聚合。网关还应作为单一访问点来监控操作区域的选定区域。监控软件不应该连接到每个传感器，它应该只在网关级别进行监控，而网关级别又负责从传感器收集所有必要的指标。常见架构下面的网关架构图是最常见的架构设计，网关本身没有配备传感器。安装在设备上的网关软件负责从传感器收集数据，对数据进行预处理，并将结果发送到数据中心。又如：网关软件软件应用是网关的核心。网关软件负责收集来自传感器的消息并适当存储它们，直到它们可以被预处理并发送到数据中心。由于网关设备经常在现场运行，因此应该为远非理想的运行条件做好准备。例如，网关软件应该为断电或其他可能中断网关处理的操作做好准备。设备恢复供电后，网关软件应自动启动并自动启动，并应从中断点继续工作。网关软件还应该足够智能以正确处理系统日志记录。它必须在设备上存储的日志条目数和发送到数据中心的日志条目数之间找到适当的平衡点。软件安装和更新的方式主要有以下三种：第一种方式是将软件预装在网关磁盘（或存储卡）上。第二种方法是服务器启动的引导加载程序。在这种模式下，软件管理服务器与网关设备进行通信，并向其部署适当版本的软件。第三种方法是客户端启动的引导程序。此模式假定网关负责连接到中央存储库服务器并下载适当版本的软件。在这种情况下，网关需要安装轻量级的bootstrap软件，才能与软件管理服务器进行通信。这种方法是最具可扩展性的，因为它不需要对部署操作进行任何集中协调。每个网关设备一上电就开始下载软件。物联网网关的一个非常重要的特性是能够通过无线方式下载更新。请记住，一旦网关软件安装在设备上并交付到现场，您维护网关软件的能力就非常有限。从安全角度来看，无线下载软件更新的能力尤为重要，因为它会影响关键安全修复程序的交付时间。传感器如果软件应用程序是网关的心脏，那么传感器就是网关的眼睛和耳朵。传感器是可以测量现实世界某些方面的小型硬件设备。传感器收集的常见数据类型包括温度、GPS坐标、湿度、气压等。网关从传感器收集的数据通常很小。例如，传感器测量的温度的当前值只是一个十进制数。GPS坐标是代表经度和纬度的两个十进制数。虽然传感器本身通常可以生成消息，但重要的是要预测我们真正需要从传感器收集多少消息。例如，我们可以每毫秒读取一次传感器的温度，但是在测量温度变化时我们真的需要这种精度吗？在大多数情况下，每秒读取几次传感器值就足够了，因为我们对更准确的时间更长的指标更感兴趣。网关软件通常会定期轮询传感器数据。好的网关软件可以让我们轻松配置每个传感器的轮询间隔。您绝对不想将不必要的传感器数据放入网关，因为过时的消息会占用受限网关设备的宝贵处理能力。网关数据传输通常，网关使用GPS、WiFi或以太网连接到Internet。一些网关还可以工作在GPS和WiFi模式下（例如安装在车辆上的网关）。通常，非GPS连接首先发送数据，因为它不需要订阅付费移动计划。一些网关将持续连接到廉价的本地网络，但那些使用GPS连接的网关在发送到数据中心的数据上应该是保守的。网关应该将业务逻辑应用于它收集的数据，以了解哪些消息应该通过昂贵的GPS网络发送，哪些数据可以缓存在设备上以供延迟离线处理。Epilog网关是每个IoT解决方案的关键组件。在我们决定购买哪种硬件作为网关平台之前，我们需要花一些时间分析负载的数据格式，并尝试在将数据发送到数据中心的网关之前尽可能多地过滤或聚合数据。总之，网关软件和管理基础设施的选择将在很大程度上决定系统的整体运维成本。
