Bolt: Data management for connected homes Trinabh Gupta*, Rayman - - PowerPoint PPT Presentation

bolt data management for connected homes
SMART_READER_LITE
LIVE PREVIEW

Bolt: Data management for connected homes Trinabh Gupta*, Rayman - - PowerPoint PPT Presentation

Bolt: Data management for connected homes Trinabh Gupta*, Rayman Preet Singh Amar Phanishayee, Jaeyeon Jung, Ratul Mahajan *The University of Texas at AusBn


slide-1
SLIDE 1

Bolt: Data management for connected homes

Trinabh ¡Gupta*, ¡Rayman ¡Preet ¡Singh† ¡ Amar ¡Phanishayee, ¡Jaeyeon ¡Jung, ¡Ratul ¡Mahajan ¡ ¡ *The ¡University ¡of ¡Texas ¡at ¡AusBn ¡ †University ¡of ¡Waterloo ¡ MicrosoE ¡Research ¡

slide-2
SLIDE 2

Wearables ¡and ¡Personal ¡ devices ¡ Sensors ¡in ¡commercial ¡spaces ¡ AutomoBve ¡sensors ¡ Sensors ¡and ¡devices ¡for ¡ ¡ home ¡automaBon ¡

Number of sensors, smart devices is growing

In ¡2008, ¡number ¡of ¡sensors ¡exceeded ¡people ¡ ¡ In ¡2020, ¡50 ¡billion ¡sensors. ¡

¡ hMp://share.cisco.com/internet-­‑of-­‑things.html ¡

In ¡2017, ¡90 ¡million ¡homes ¡with ¡automaBon ¡

¡ hMps://www.abiresearch.com/press/90-­‑million-­‑homes-­‑worldwide-­‑will-­‑employ-­‑home-­‑automa ¡

slide-3
SLIDE 3

Devices ¡and ¡ sensors ¡ for ¡the ¡home ¡ HomeOS ¡ Mi ¡Casa ¡Verde ¡ Pla3orms ¡ PreHeat ¡ DigiSwitch ¡ Energy ¡Data ¡ AnalyBcs ¡ Neighborhood ¡ Watch ¡ Apps ¡

[Ubicomp ¡2011] ¡

[Medical ¡Systems ¡ 2011] ¡ [Energy ¡and ¡ Building ¡2012] ¡ [CSCW ¡2013] ¡

Need ¡a ¡new ¡data ¡management ¡system ¡for ¡ connected ¡homes ¡

slide-4
SLIDE 4

Slot ¡1 ¡

Day ¡1 ¡ Occupancy ¡ Sensors ¡ Thermostat ¡

Requirement: ¡Support ¡Bme-­‑series ¡data ¡

Slot ¡2 ¡ . ¡. ¡. ¡ Slot ¡96 ¡ Slot ¡1 ¡

Day ¡2 ¡

Slot ¡2 ¡ . ¡. ¡. ¡ Slot ¡96 ¡ Slot ¡1 ¡

Day ¡3 ¡

Slot ¡2 ¡

? ¡

Applications generate time-series data and retrieve based on time windows

PreHeat ¡

IdenBfy ¡days ¡with ¡ closest ¡occupancy ¡ paMern ¡(least ¡ hamming ¡distance) ¡ to ¡predict ¡future ¡ slot ¡

slide-5
SLIDE 5

Requirement: ¡Leverage ¡cloud ¡servers ¡for ¡availability ¡

Energy ¡Data ¡ AnalyBcs ¡

Applications access data from multiple homes

Energy ¡ ¡ Meter ¡

Analyze ¡and ¡compare ¡ energy ¡usage ¡

  • Avg. ¡for ¡this ¡home ¡
  • Avg. ¡of ¡neighboring ¡homes ¡

Time ¡ AMributes ¡ Value ¡ Mon, ¡1 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 0.9 ¡ Mon, ¡2 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 1.1 ¡ Mon, ¡3 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡22°C ¡ 1.2 ¡ Mon, ¡4 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡22°C ¡ 1.2 ¡ Data ¡from ¡ neighboring ¡ energy ¡meters ¡

Perform ¡ analysis ¡even ¡ when ¡homes ¡ are ¡offline ¡

Run ¡by ¡uBlity ¡company ¡

slide-6
SLIDE 6

Time ¡ AMributes ¡ Value ¡ Sun, ¡11 ¡AM ¡ humans ¡ Mon, ¡1 ¡PM ¡ animal ¡ Tue, ¡3 ¡PM ¡ car, ¡red ¡ Neighbor ¡ Neighbor ¡

Requirement: ¡Ensure ¡confidenBality, ¡integrity ¡

Applications share sensitive home data

Seen ¡a ¡car ¡in ¡the ¡last ¡24 ¡hours? ¡ Perform ¡image ¡ similarity ¡matching ¡

DNW ¡

slide-7
SLIDE 7
  • Support ¡Bme-­‑series ¡data ¡with ¡efficient ¡Bme ¡and ¡

tags ¡based ¡retrieval ¡

  • Leverage ¡reliable ¡and ¡available ¡cloud ¡storage ¡to ¡

facilitate ¡sharing ¡

  • Ensure ¡data ¡confidenBality ¡and ¡integrity ¡

Recap of data management requirements

slide-8
SLIDE 8

Existing systems are not suitable

Time ¡series ¡data ¡processing ¡[OpenTSDB] ¡ Secure ¡systems ¡using ¡untrusted ¡storage ¡ ¡ [SUNDR ¡04, ¡Depot ¡10, ¡SPORC ¡10] ¡

  • Do ¡not ¡maintain ¡confiden8ality ¡or ¡integrity ¡of ¡data ¡

¡

  • Do ¡not ¡support ¡8me-­‑series ¡data ¡

Query ¡(start-­‑Bme, ¡end-­‑Bme, ¡…) ¡

Exposes ¡ ¡ key-­‑value ¡API ¡ App ¡ App ¡

slide-9
SLIDE 9

Outline

  • ApplicaBons ¡requirements ¡and ¡moBvaBon ¡
  • Design ¡of ¡Bolt ¡
  • Key ¡mechanisms ¡to ¡support ¡requirements ¡
  • EvaluaBon ¡
  • Feasibility ¡of ¡using ¡Bolt ¡for ¡three ¡applicaBons ¡
slide-10
SLIDE 10

Recall the data management requirements

  • f apps for connected homes

How can we address these requirements simultaneously?

Support ¡ Bme-­‑series, ¡ tagged ¡data ¡ Leverage ¡ cloud ¡ storage ¡ Ensure ¡data ¡ confidenBality, ¡ integrity ¡

slide-11
SLIDE 11

Straw man: Store data in a cloud DB

  • Cloud ¡untrusted ¡for ¡data ¡confidenBality ¡and ¡integrity ¡
  • Cloud ¡untrusted ¡for ¡computaBons ¡(e.g., ¡hamming ¡distance, ¡image ¡similarity) ¡

Query ¡(start-­‑Bme, ¡end-­‑Bme, ¡…) ¡ DB ¡

App ¡

Design ¡guidelines: ¡

  • 1. End-­‑points ¡perform: ¡encryp8on/decryp8on, ¡data ¡

integrity ¡checking, ¡query ¡evalua8on ¡

  • 2. ¡ ¡Use ¡cloud ¡providers ¡for ¡(just) ¡storage ¡
slide-12
SLIDE 12

Straw man: Using secure key-value datastores

  • Need ¡support ¡for ¡temporal ¡queries. ¡
  • High ¡per-­‑data-­‑record ¡overhead. ¡
  • EncrypBon/decrypBon, ¡integrity ¡metadata ¡/ ¡checks ¡
  • Remote ¡storage ¡calls ¡and ¡transfers ¡
  • Individual ¡data ¡records ¡do ¡not ¡compress ¡well. ¡

Record ¡1 ¡ Record ¡2 ¡ Record ¡3 ¡

Data ¡records ¡

Record ¡4 ¡

Block ¡store ¡ (key-­‑value ¡API) ¡

[SUNDR ¡04, ¡Depot ¡10, ¡SPORC ¡10] ¡

Logic ¡for ¡security ¡

App ¡

Design ¡guideline: ¡Batch ¡con8guous ¡data ¡records, ¡leverage ¡ workload ¡query ¡paKern ¡

slide-13
SLIDE 13

Overview of Bolt

  • Stream ¡(append-­‑only) ¡abstracBon ¡
  • Records: ¡<Bmestamp, ¡[tag], ¡value> ¡
  • Query ¡(start-­‑Bme, ¡end-­‑Bme, ¡tag) ¡
  • Leverage ¡cloud ¡storage ¡
  • Cloud ¡resources ¡untrusted ¡for ¡compute ¡and ¡storage ¡
  • No ¡cloud ¡query ¡engine ¡with ¡computaBon ¡at ¡endpoints ¡
  • Security ¡and ¡privacy ¡guarantees ¡
  • ConfidenBality, ¡Tamper ¡evidence, ¡Freshness ¡
slide-14
SLIDE 14

Bolt Stream: Index + Log of <ts, tag, val>

ts1, ¡tag1, ¡val ¡ ts2, ¡tag1, ¡val ¡ ts3, ¡tag2, ¡val ¡ t7, ¡tag1, ¡val ¡ ts8, ¡tag1, ¡val ¡

Stream ¡Log ¡(Disk) ¡

ts5, ¡tag2, ¡val ¡ ts6, ¡tag2, ¡val ¡ ts4, ¡tag1, ¡val ¡ tag1 ¡ ts1, ¡O1 ¡ ts2, ¡O2 ¡ ts3, ¡O3 ¡ ts5, ¡O5 ¡ ts4, ¡O4 ¡ tag2 ¡

Stream ¡Index ¡(In ¡memory, ¡Disk ¡backed) ¡

ts7, ¡O7 ¡ ts8, ¡O8 ¡ ts6, ¡O6 ¡

App ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Tag ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Offsets ¡Sorted ¡by ¡8me ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

slide-15
SLIDE 15

Remote ¡Log ¡ ¡ & ¡Index ¡

Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡

Batching data for efficiency

ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡

Chunk ¡1 ¡ Chunk ¡2 ¡ Chunk ¡3 ¡ Chunk ¡1 ¡ Chunk ¡2 ¡ Chunk ¡3 ¡ Stream ¡Log ¡and ¡Index ¡

Improves ¡storage ¡and ¡transfer ¡efficiency. ¡ AmorBzes ¡cost ¡of ¡compression, ¡encrypBon, ¡and ¡hashing ¡

ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ ts, ¡tag, ¡val ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Index ¡ Encrypted ¡Index ¡ Encrypted ¡Index ¡

Hash1 ¡ Hash2 ¡ Hash3 ¡ Hash ¡ Index ¡

Signed ¡ Hash ¡

  • f ¡

Hash1, ¡ Hash2, ¡ Hash3 ¡ & ¡ Index ¡ Hash ¡ ¡

Metadata ¡ App ¡

slide-16
SLIDE 16

Reads use the index to download chunks

Temp ¡= ¡22 ¡ 1AM, ¡O1 ¡ 3AM, ¡O3 ¡ 2AM, ¡O2 ¡ 5AM, ¡O5 ¡ 4AM, ¡O4 ¡ Temp ¡= ¡24 ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Tag ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Offsets ¡Sorted ¡by ¡8me ¡ ¡ ¡Index ¡opBmized ¡to ¡lookup ¡tags, ¡Bmestamps ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Stream ¡Log ¡

Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡

Chunk ¡1 ¡ Chunk ¡2 ¡ Chunk ¡3 ¡

Encrypted ¡Index ¡

Query ¡(3 ¡AM ¡to ¡5AM, ¡Temp ¡= ¡22) ¡

Lookups ¡and ¡computaBon ¡are ¡performed ¡locally ¡at ¡home ¡

Compressed ¡ Encrypted ¡ Chunk ¡2 ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ Chunk ¡3 ¡

App ¡

slide-17
SLIDE 17

Stream ¡Log ¡

Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡ Compressed ¡ Encrypted ¡ data ¡

Chunk ¡1 ¡ Chunk ¡2 ¡ Chunk ¡3 ¡

¡ ¡Reduces ¡number ¡of ¡remote ¡calls, ¡ pre-­‑fetches ¡data ¡for ¡subsequent ¡queries. ¡

Query ¡paMerns ¡

  • Fixed ¡Window ¡
  • Sliding ¡Window ¡
  • Growing ¡Window ¡

Batching and prefetching on reads

App ¡

slide-18
SLIDE 18

Grant/Revoke ¡ Access ¡

Secure sharing: Decentralized access control

Key ¡Server ¡

Owner ¡ Reader ¡

Stream ¡Name ¡ Key ¡Info ¡ Home1/App1 ¡ Enc(App1, ¡Key-­‑1) ¡ Enc(App2, ¡Key-­‑1) ¡ Enc(App1, ¡Key-­‑2) ¡ … ¡ Enc(App1, ¡Key-­‑N) ¡

App1 ¡ App2 ¡

Lazy ¡revoca8on: ¡ ¡ [Cepheus ¡09] ¡

slide-19
SLIDE 19
  • PotenBally ¡many ¡encrypBon ¡keys ¡per ¡stream. ¡

SoluBon: ¡Hash-­‑based ¡key ¡regression ¡[Fu ¡et ¡al. ¡NDSS ¡06] ¡ ¡

  • Key ¡server ¡trusted ¡to ¡maintain ¡principal ¡-­‑> ¡public ¡key ¡
  • mappings. ¡
  • Key ¡server ¡trusted ¡to ¡prevent ¡rollback ¡of ¡key. ¡

Possible ¡soluBon: ¡Replicated ¡key ¡server ¡ ¡

Addressing challenges in decentralized access control

slide-20
SLIDE 20

Outline

  • ApplicaBons ¡requirements ¡and ¡moBvaBon ¡
  • Design ¡and ¡key ¡mechanisms ¡of ¡Bolt ¡
  • Chunking ¡
  • SeparaBon ¡of ¡Index ¡from ¡data ¡
  • Decentralized ¡access ¡control ¡
  • SegmentaBon ¡for ¡memory ¡efficiency, ¡key ¡change ¡

(paper) ¡

  • EvaluaBon ¡
  • Feasibility ¡of ¡using ¡Bolt ¡for ¡real-­‑world ¡applicaBons ¡
slide-21
SLIDE 21

Implementation

  • Integrated ¡with ¡HomeOS ¡
  • laboEhings.codeplex.com ¡
  • Supports ¡Windows ¡Azure ¡and ¡Amazon ¡S3 ¡

¡

  • Integrated ¡Bolt ¡with ¡5 ¡applicaBons ¡
  • 2 ¡of ¡these ¡done ¡by ¡other ¡developers ¡
  • In ¡use ¡by ¡HCI ¡Researchers ¡at ¡MSR ¡and ¡Univ. ¡of ¡Michigan ¡
slide-22
SLIDE 22

What are the overheads in Bolt?

  • Baseline: ¡Flat ¡file ¡
  • No ¡support ¡for ¡temporal ¡range ¡queries, ¡security ¡
  • Experiment ¡to ¡understand ¡
  • Query ¡Bme ¡breakup ¡
  • Storage ¡overhead ¡
slide-23
SLIDE 23

Overheads in Bolt

  • Lookup ¡during ¡queries ¡has ¡< ¡1% ¡overhead. ¡
  • EncrypBon, ¡hashing ¡overhead ¡is ¡negligible. ¡
  • Index ¡storage ¡adds ¡
  • 30% ¡for ¡datavalue ¡sizes ¡of ¡10 ¡bytes ¡
  • < ¡1% ¡for ¡datavalue ¡sizes ¡of ¡1KB ¡

Serialize, ¡ write ¡data ¡ Lookup, ¡Update ¡ index ¡ compress, ¡hash ¡ encrypt, ¡chunks ¡ Upload ¡data, ¡ index ¡ Append ¡(Temp ¡= ¡22, ¡Val ¡= ¡0.7) ¡ ~ ¡20 ¡% ¡ ~ ¡75 ¡% ¡ < ¡1% ¡ < ¡1 ¡% ¡

Refer ¡to ¡paper ¡for ¡detailed ¡microbenchmarks ¡

slide-24
SLIDE 24

Analyze, ¡compare ¡ energy ¡usage ¡

Energy ¡Data ¡ AnalyBcs ¡

Time ¡ AMributes ¡ Value ¡ Mon, ¡1 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 0.9 ¡ Mon, ¡2 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 1.1 ¡ … ¡ … ¡ … ¡ Tue, ¡4 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡22°C ¡ 1.2 ¡

Energy Data Analytics

Energy ¡ ¡ Meter ¡

Measure ¡Bme ¡taken ¡to ¡compare ¡energy ¡usage ¡ ¡ during ¡last ¡30 ¡days ¡

Energy ¡reading ¡ for ¡last ¡30 ¡days ¡ when ¡external ¡ temperature ¡ was ¡X°C ¡

  • Avg. ¡for ¡this ¡home ¡
  • Avg. ¡of ¡neighboring ¡homes ¡
slide-25
SLIDE 25

Current ¡query ¡retrieves ¡data ¡for ¡subsequent ¡ query’s ¡temperature ¡values ¡

Prefetching in chunks improves query latency

1.67 ¡ 14 ¡ 145 ¡ 11 ¡ 114 ¡ 1129 ¡ 1 ¡ 10 ¡ 100 ¡ 1000 ¡ 10000 ¡ 1 ¡ 10 ¡ 100 ¡ Retrieval ¡Time ¡(Seconds) ¡ Number ¡of ¡homes ¡ Bolt ¡ OpenTSDB ¡

slide-26
SLIDE 26

Time ¡ AMributes ¡ Value ¡ Sun, ¡11 ¡AM ¡ humans ¡ Mon, ¡1 ¡PM ¡ animal ¡ Tue, ¡3 ¡PM ¡ car, ¡red ¡ Neighbor ¡ Neighbor ¡

Measure ¡query ¡Bme ¡across ¡10 ¡homes ¡looking ¡at ¡ data ¡from ¡last ¡10 ¡hours ¡

Applications share sensitive home data

Seen ¡a ¡car ¡in ¡the ¡last ¡24 ¡hours? ¡ Perform ¡image ¡ similarity ¡matching ¡

DNW ¡

slide-27
SLIDE 27

Batching data in chunks improves query latency

Larger ¡chunks ¡result ¡in ¡fewer ¡remote ¡calls ¡& ¡RTTs. ¡

0 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 4 ¡ 5 ¡ 6 ¡ 7 ¡ 100KB ¡ 1MB ¡ Retrieval ¡Time ¡(Seconds) ¡ Chunk ¡Size ¡ Bolt ¡ OpenTSDB ¡ Bolt ¡ OpenTSDB ¡

slide-28
SLIDE 28

Bolt’s data storage efficiency

Bolt ¡is ¡3-­‑5x ¡more ¡space ¡efficient ¡than ¡OpenTSDB. ¡ Bolt ¡ OpenTSDB ¡ Preheat ¡ 1.5 ¡ 8.2 ¡ DNW ¡ 37.9 ¡ 212.4 ¡ EDA ¡ 4.6 ¡ 14.4 ¡

Data ¡in ¡MBs ¡

slide-29
SLIDE 29

Summary

  • Emerging ¡class ¡of ¡applicaBons ¡for ¡smart ¡homes ¡with ¡a ¡

new ¡set ¡of ¡data ¡management ¡requirements. ¡

  • Bolt ¡addresses ¡these ¡efficiently ¡by ¡leveraging ¡the ¡

nature ¡of ¡queries ¡in ¡this ¡domain. ¡

  • Despite ¡providing ¡more ¡than ¡OpenTSDB ¡(security ¡

guarantees), ¡Bolt ¡is ¡up ¡to ¡40x ¡faster ¡while ¡requiring ¡3– 5x ¡less ¡storage ¡space. ¡

Code: ¡labo'hings.codeplex.com ¡

slide-30
SLIDE 30

Extra Slides

slide-31
SLIDE 31

Compression for time-series data

0 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 4 ¡ 5 ¡ 6 ¡ 7 ¡ 10 ¡ 100 ¡ 1000 ¡ 10000 ¡ 100000 ¡ 1000000 ¡ Compression ¡RaFo ¡ Chunk ¡Size ¡(in ¡Bytes) ¡

Home energy consumption - 1 month

Gzip ¡ BZip2 ¡

slide-32
SLIDE 32

Bolt’s Stream based API

  • Stream ¡Types ¡
  • ValueDataStream ¡(small ¡values ¡like ¡temperature ¡readings) ¡
  • FileDataStream ¡(large ¡values ¡like ¡images ¡and ¡videos) ¡
  • OpenStream(StreamName, ¡R/W, ¡Policy) ¡
  • StreamName: ¡<HomeID, ¡AppID, ¡StreamID> ¡
  • Policy: ¡LocaBon ¡(local, ¡remote), ¡Security ¡(plain, ¡encrypted) ¡
  • Append ¡(tag, ¡value) ¡
  • Append ¡(tag[], ¡value) ¡
  • Get ¡(tag) ¡
  • Get ¡(tag, ¡start-­‑Bme, ¡end-­‑Bme) ¡
  • Get ¡(tag, ¡start-­‑Bme, ¡end-­‑Bme, ¡skip-­‑interval) ¡

Temporal ¡range ¡ queries ¡ Sampling ¡ Example: ¡ Tag ¡= ¡Temperature ¡(e.g. ¡30 ¡C) ¡ Value ¡= ¡energy ¡reading ¡(e.g. ¡kWh) ¡ Timestamp ¡assigned ¡on ¡Append ¡ Single ¡Writer ¡/ ¡Owner ¡ MulFple ¡Readers ¡

slide-33
SLIDE 33

Scalability of segments

slide-34
SLIDE 34

Efficient memory indices

slide-35
SLIDE 35

Slot ¡1 ¡

Day ¡1 ¡ Occupancy ¡ Sensors ¡ Thermostat ¡

Slot ¡2 ¡ . ¡. ¡. ¡ Slot ¡96 ¡ Slot ¡1 ¡

Day ¡N ¡

Slot ¡2 ¡

PreHeat: Occupancy prediction for efficient heating

PreHeat ¡

. ¡. ¡. ¡ Slot ¡96 ¡= ¡? ¡

Predict ¡Slot ¡96 ¡

Measure ¡Bme ¡to ¡predict ¡96th ¡slot ¡

Slot ¡1 ¡

Day ¡2 ¡

Slot ¡2 ¡ . ¡. ¡. ¡ Slot ¡96 ¡

slide-36
SLIDE 36

Bolt compatible with Preheat and easily meets its performance needs

Bolt ¡is ¡40x ¡faster ¡than ¡OpenTSDB. ¡

1 ¡ 10 ¡ 100 ¡ 1000 ¡ 10000 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 4 ¡ 8 ¡ 16 ¡ 32 ¡ 64 ¡ 128 ¡ Time ¡to ¡retrieve ¡data ¡(ms) ¡ Length ¡of ¡Preheat ¡Deployment ¡(in ¡days) ¡ Bolt ¡ OpenTSDB ¡

slide-37
SLIDE 37

Connected things everywhere

hMp://blogs.cisco.com/news/the-­‑internet-­‑of-­‑things-­‑infographic/ ¡

slide-38
SLIDE 38

Current trend

Home ¡AutomaBon, ¡Security, ¡and ¡Monitoring, ¡ABI ¡Research, ¡2012 ¡

Shipment ¡of ¡home ¡automaBon ¡systems ¡ 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 (000s)

Middle East / Africa Latin America Asia Pacific

slide-39
SLIDE 39

ICONS ¡

slide-40
SLIDE 40

Devices ¡and ¡ sensors ¡ for ¡the ¡home ¡ HomeOS ¡ Mi ¡Casa ¡Verde ¡ Pla3orms ¡ PreHeat ¡ DigiSwitch ¡ Energy ¡Data ¡ AnalyBcs ¡ Neighborhood ¡ Watch ¡ Apps ¡

Need ¡a ¡new ¡data ¡management ¡system ¡for ¡ connected ¡homes ¡

[Ubicomp ¡2011] ¡

[Medical ¡Systems ¡ 2011] ¡ [Energy ¡and ¡ Building ¡2012] ¡ [CSCW ¡2013] ¡

slide-41
SLIDE 41

Wasted data downloaded via chunking

Large ¡chunks ¡potenBally ¡download ¡data ¡that ¡is ¡ not ¡useful ¡to ¡subsequent ¡queries ¡in ¡DNW ¡

26 ¡ 46 ¡ 20 ¡ 30 ¡ 40 ¡ 50 ¡ 60 ¡ 70 ¡ 80 ¡ 90 ¡ 100 ¡ 100KB ¡ 1MB ¡ % ¡Retrieved ¡Chunk ¡Data ¡Unused ¡ Chunk ¡Size ¡

slide-42
SLIDE 42

Energy ¡Data ¡ AnalyBcs ¡

Requires ¡storing ¡data ¡on ¡durable, ¡available, ¡ elasBc ¡storage. ¡ 360MB ¡per ¡ sensor ¡per ¡ year ¡ MulBple ¡ sensors ¡per ¡ home ¡ Queries ¡span ¡ mulBple ¡years ¡

Time ¡ AMributes ¡ Value ¡ Mon, ¡1 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 0.9 ¡ Mon, ¡2 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡20°C ¡ 1.1 ¡ Mon, ¡3 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡22°C ¡ 1.2 ¡ Mon, ¡4 ¡AM ¡ Temp ¡= ¡22°C ¡ 1.2 ¡

EDA generates large amounts of data

Energy ¡ ¡ Meter ¡