Πώς οι Βάσεις Δεδομένων Γράφων μεταφέρουν τη Δίκτυα σε Δεδομένα

Περιεχόμενο

• Τι είναι μια βάση δεδομένων γραφημάτων;
• Πώς λειτουργεί μια βάση δεδομένων γραφήματος;
• No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας
• Διαφορά μεταξύ βάσεων δεδομένων γραφημάτων και σχεσιακών βάσεων δεδομένων
• Μελέτες περιπτώσεων βάσεων δεδομένων γραφημάτων
• Περίληψη

Πηγή: Nongpimmy / Dreamstime.com

Πάρε μακριά:

Οι βάσεις δεδομένων γραφικών χρησιμοποιούν έννοιες δικτύωσης για την επεξεργασία δεδομένων πολύ πιο γρήγορα και αποτελεσματικά από τις παραδοσιακές βάσεις δεδομένων.

Οι σύγχρονες εφαρμογές που βασίζονται σε δεδομένα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από συναφείς ιδέες που προέρχονται από τους τεράστιους όγκους δεδομένων που χειρίζονται καθημερινά. Για να αποκτήσετε καλύτερη γνώση κάθε φορά, οι εφαρμογές πρέπει να είναι σε θέση να σύνθετα ερωτήματα και η βάση δεδομένων θα πρέπει να είναι σε θέση να αντιμετωπίσει πολύπλοκα ερωτήματα. Τα παραδοσιακά συστήματα RDBMS που βασίζονται σε SQL δεν είναι σε θέση να χειριστούν εξαιρετικά περίπλοκα ερωτήματα. Οι βάσεις δεδομένων γραφημάτων έχουν κατορθώσει να λύσουν αυτό το πρόβλημα επειδή βασίζονται σε αντικείμενα και σχέσεις μεταξύ αντικειμένων. Με βάση αυτό το σκεπτικό, είναι δυνατόν να εξάγουμε βαθιές ιδέες. Ωστόσο, η χρήση βάσεων δεδομένων με γραφήματα εξακολουθεί να είναι περιορισμένη, αν και υπάρχουν σαφείς ενδείξεις ότι πρόκειται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο, καθώς οι επιχειρήσεις βασίζονται όλο και περισσότερο στις ιδέες για την εξουσία της επιχείρησής τους. (Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις βάσεις δεδομένων γενικά, ανατρέξτε στην ενότητα Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων.)

Τι είναι μια βάση δεδομένων γραφημάτων;

Για να κατανοήσουμε τις βάσεις δεδομένων των γραφημάτων, ας χρησιμοποιήσουμε το παρακάτω παράδειγμα:

Ο Bill και η οικογένειά του θέλουν να σχεδιάσουν διακοπές σε ένα μέρος που προσφέρει μεγάλη ασιατική κουζίνα. Ξεκίνησε τον προγραμματισμό νωρίς και ένας από τους τρόπους εύρεσης πληροφοριών είναι φυσικά το Google. Ενώ οι πληροφορίες από την Google είναι αξιόπιστες και καλές, για τον Bill, είναι σημαντικό να λάβουμε όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες. Έτσι, αρχίζει να ρωτά τους φίλους, τους γνωστούς και τους συναδέλφους του. Ας υποθέσουμε ότι ο Bill ζητά από τους Ryan, Sheena και John, οι οποίοι είναι οι κύριοι επαφές του (επίπεδο επαφής 1). Και οι τρεις υπόσχονται να απαντήσουν με πληροφορίες το συντομότερο δυνατό. Ο Ράιαν ρωτά τον φίλο του Γκρεγκ, ο οποίος ζητάει από τον Μάρκο που βρισκόταν στην Μπανγκόκ μερικές φορές. Ο Martin συνιστά τα ονόματα και τις λεπτομέρειες όλων των αγαπημένων του εστιατορίων στη Μπανγκόκ, γνωστών για τα ασιατικά πιάτα τους. Αυτές οι πληροφορίες μεταφέρονται ξανά στον Bill.

Είδατε ακριβώς ένα πραγματικό παράδειγμα ενός πολύπλοκου ερωτήματος που βασίζεται σε αντικείμενα και σχέσεις. Η βάση δεδομένων των γραφημάτων λειτουργεί με την ίδια αρχή. Πρόκειται για το δίκτυο, τα αντικείμενα και τις σχέσεις τους στο δίκτυο.

Βασικά, μια βάση δεδομένων γραφημάτων είναι ικανή για εξαιρετικά περίπλοκα γραφήματα και παρέχει πληροφορίες σχετικά με τα οποία δεν μπορούν να βασιστούν τα βασισμένα σε SQL ερωτήματα συστήματα RDBMS. Και αυτό είναι το μοναδικό σημείο πώλησης για τις βάσεις δεδομένων των γραφημάτων.

Πώς λειτουργεί μια βάση δεδομένων γραφήματος;

Η παραπάνω περιγραφή μιας βάσης δεδομένων γραφικών δίνει κάποια ιδέα για τις αρχές που εφαρμόζει μια βάση δεδομένων γραφημάτων όταν αναζητά πληροφορίες ή πληροφορίες. Βασικά, διασχίζει το δίκτυο αντικειμένων και σχέσεων βάσει του ερωτήματος και επιστρέφει τα αποτελέσματα.

Αν πάρουμε το παραπάνω παράδειγμα του Bill, τότε πώς θα μπορούσε μια βάση δεδομένων γραφημάτων να κάνει με τη δουλειά του; Προφανώς, υπάρχουν πολλές σχέσεις και κόμβοι στο παράδειγμα. Εάν βλέπουμε την απόσταση των σχέσεων, θα φαινόταν ως εξής:

Bill = 0 (η προέλευση)

No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας

Δεν μπορείτε να βελτιώσετε τις δεξιότητες προγραμματισμού σας όταν κανείς δεν ενδιαφέρεται για την ποιότητα του λογισμικού.

Ryan = 1

Sheena = 1

John = 1

Greg = 2

Martin = 3

Η απόσταση μεταξύ της προέλευσης (μηδέν) και του κόμβου που παρέχει τις πληροφορίες θα μπορούσε να είναι ακόμη μεγαλύτερη στην πραγματική ζωή - έτσι λειτουργεί το δίκτυο.

Φανταστείτε μια εφαρμογή ερωτήματος που βασίζεται στην απαίτηση του Bill. Θα ήταν κάτι σαν:

Βρείτε όλους τους φίλους που συνδέονται με πέντε φίλους που αγαπούν την ασιατική κουζίνα, που έχουν επισκεφθεί την Ταϊλάνδη και ζουν σε απόσταση 5 μιλίων από το Ντάλας.

Υπάρχουν πολλές βάσεις δεδομένων γραφημάτων που διατίθενται στην αγορά και το Neo4j είναι το πιο δημοφιλές μεταξύ τους. Το Neo4j μπορεί να αποδώσει τη δημοτικότητά του στα γεγονότα ότι είναι αποτελεσματική και ανοιχτή πηγή. Έτσι, όταν κάνετε ερώτημα στο Neo4j για να λύσετε το πρόβλημα του Bill, το ερώτημα μπορεί να μοιάζει με:

// επιλέξτε τους φίλους και τους φίλους των φίλων, λέξη-κλειδί της ασιατικής τροφίμων, λέξη-κλειδί της Μπανγκόκ, σειρά από το βάθος της σχέσης

String findFriendsQuery = "αρχή n = κόμβος (*), person = κόμβος ({userNode}) MATCH p = (πρόσωπο) - (φίλος) επιστρέφει διακριτή p σειρά κατά μήκος (p)";

Με βάση το ερώτημα, το Neo4j πρόκειται να πραγματοποιήσει αναζήτηση στο διαθέσιμο δίκτυο του και να βρει τους πλησιέστερους αγώνες.

Διαφορά μεταξύ βάσεων δεδομένων γραφημάτων και σχεσιακών βάσεων δεδομένων

Το κύριο σημείο γύρω από το οποίο συγκρίνονται οι βάσεις δεδομένων σχεσιακών και οι βάσεις δεδομένων γραφικών είναι η ταχύτητα των συναλλαγών, δηλαδή πόσο γρήγορα μπορεί να επεξεργαστεί ένα πολύπλοκο ερώτημα σε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων.

Ο Emil Eifrem, διευθύνων σύμβουλος της Neo Technology, της εταιρείας Neo4j, μέτρησε την απόδοση των βάσεων δεδομένων σχεσιακών και γραφημάτων σε πολλαπλές παραμέτρους. Το ερώτημα ήταν: σε 1.000 χρήστες με κάθε χρήστη που έχει 50 φίλους ή περισσότερους, μάθετε εάν ένας χρήστης είναι συνδεδεμένος με έναν άλλο σε 4 ή λιγότερους λυκίσκους. Τα αποτελέσματα δίνονται παρακάτω:

• Μια δημοφιλής σχεσιακή βάση δεδομένων ανοιχτού κώδικα πήρε 200 ms για να επεξεργαστεί το ερώτημα ενώ μια βάση δεδομένων γραφημάτων πήρε 2 ms.
• Όταν το ίδιο ερώτημα εκτελέστηκε σε μια βάση χρηστών 1.000.000 χρηστών, η βάση δεδομένων γραφημάτων πήρε 2 ms ενώ η σχεσιακή βάση δεδομένων έπρεπε να αποσυρθεί μετά από λίγες μέρες αδιάλειπτης επεξεργασίας.

Ο κύριος λόγος για τον οποίο η σχεσιακή βάση δεδομένων έλαβε τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα για να επεξεργαστεί τα ερωτήματα ήταν ότι αναζητούσε τα δεδομένα για κάθε όρο που δόθηκε στο ερώτημα. Δεν είναι περίεργο ότι πήρε τόσο πολύ χρόνο! Σε μια μεγαλύτερη βάση δεδομένων, θα χρειαζόταν ακόμη μεγαλύτερη διάρκεια. Η βάση δεδομένων γραφημάτων, από την άλλη πλευρά, θα εξετάσει μόνο τα αρχεία που είναι άμεσα συνδεδεμένα με τα αρχεία στη βάση δεδομένων. Αν η βάση δεδομένων των γραφημάτων επιτρέπει έναν συγκεκριμένο αριθμό λυκίσκου, τότε θα τηρούσε ακριβώς αυτό. Αυτός ήταν ο λόγος για τον οποίο μια βάση δεδομένων γραφημάτων ήταν σε θέση να επεξεργάζεται πολύπλοκα ερωτήματα σε τεράστια σύνολα δεδομένων σχετικά εύκολα και να επιτυγχάνει ταχύτερα αποτελέσματα. (Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την εργασία με βάσεις δεδομένων, ανατρέξτε στην ενότητα Καριέρα διαχείρισης βάσεων δεδομένων 101.)

Μελέτες περιπτώσεων βάσεων δεδομένων γραφημάτων

Έχουν υπάρξει πολλές επιτυχημένες εφαρμογές των βάσεων δεδομένων γραφικών σε διαφορετικές βιομηχανίες. Μεγάλες εταιρείες έχουν οδηγήσει το δρόμο στην οικοδόμηση των προϊόντων παγκόσμιας κλάσης με τις αρχές της βάσης δεδομένων γραφημάτων. Αρχικά θεωρήθηκε ότι δεδομένου ότι επρόκειτο για κόμβους και σχέσεις, ορισμένες βιομηχανίες όπως τα κοινωνικά μέσα ενημέρωσης θα μπορούσαν να επωφεληθούν από αυτό. Ωστόσο, έχουν επωφεληθεί και άλλοι τομείς, όπως η online χρονολόγηση, η κατασκευή και οι ηλεκτρονικές πύλες εργασίας. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα:

• έχει θέσει με επιτυχία τη χρήση μιας βάσης δεδομένων γραφημάτων για την οικοδόμηση του προϊόντος παγκόσμιας κλάσης. Σήμερα, μπορείτε να αναζητήσετε πληροφορίες περνώντας μέσα από το δίκτυο φίλων και φίλων σας και ούτω καθεξής.
• Το LinkedIn εργάζεται για τον οικονομικά γνωστό οικονομικό του πίνακα. Ο Οικονομικός Γράφος σχεδιάζει να παρέχει τις κατάλληλες ευκαιρίες σε όλους τους χρήστες συνδέοντας τους χρήστες με τις εταιρείες και τα προφίλ τους μέχρι ένα ορισμένο επίπεδο.
• Το σύστημα συστάσεων, το οποίο αποτελεί ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για πολλούς διαδικτυακούς εμπόρους λιανικής πώλησης, χρησιμοποιεί αρχές βάσεων δεδομένων με γραφήματα για την παροχή αποτελεσματικών και σχετικών συστάσεων προς τους δυνητικούς καταναλωτές. Οι μηχανισμοί σύστασης αναζητούν κατά βάση το δίκτυο των πελατών που έχουν κάνει παρόμοιες αγορές σε μια χρονική περίοδο και υποθέτουν ότι ο πελάτης που περιηγεί σε παρόμοια προϊόντα θα έχει τα ίδια γούστα και προτιμήσεις.

Περίληψη

Για το σύνολο των δυνατοτήτων των βάσεων δεδομένων των γραφημάτων, πολλές εταιρείες εξακολουθούν να παίζουν με την τάση. Επομένως, θα είναι λίγο πριν να γίνουν ευρέως αποδεκτές οι βάσεις δεδομένων των γραφημάτων. Ενώ δεν υπάρχει πλέον αμφιβολία για το δυναμικό της βάσης δεδομένων γραφημάτων για την επίλυση περίπλοκων προβλημάτων, η θέση της σχεσιακής βάσης δεδομένων δεν απειλείται με κανέναν τρόπο. Το καλύτερο που πηγαίνει στη βάση δεδομένων των γραφημάτων είναι ότι μπορεί να προσφέρεται ως τεχνολογία ανοιχτού κώδικα. Εναπόκειται στις βιομηχανίες να αξιοποιήσουν τα οφέλη.