Grafų duomenų bazės: „Neo4j“ ir „Amazon Neptune“ – globalus palyginimas

Grafų duomenų bazės tampa vis svarbesnės organizacijoms, kurioms reikia suprasti sudėtingus ryšius tarp duomenų taškų. Skirtingai nuo reliacinių duomenų bazių, kurios orientuotos į struktūrizuotus duomenis lentelėse, grafų duomenų bazės puikiai tvarko ir teikia užklausas tarpusavyje susijusiems duomenims. Dėl to jos idealiai tinka tokioms programoms kaip socialiniai tinklai, sukčiavimo aptikimas, rekomendacijų sistemos ir žinių grafai.

Du iš pirmaujančių grafų duomenų bazių sprendimų yra „Neo4j“ ir „Amazon Neptune“. Šiame išsamiame vadove pateikiamas detalus šių dviejų platformų palyginimas, nagrinėjant jų funkcijas, našumą, panaudojimo atvejus ir kainodarą, kad padėtume jums pasirinkti geriausią sprendimą pagal jūsų poreikius.

Kas yra grafų duomenų bazės?

Savo esme, grafų duomenų bazės naudoja grafų struktūras su mazgais, briaunomis ir savybėmis, kad atvaizduotų ir saugotų duomenis. Mazgai atspindi objektus (pvz., žmones, produktus, vietas), briaunos atspindi ryšius tarp objektų (pvz., 'draugas', 'pirko', 'yra vietoje'), o savybės atspindi objektų ir ryšių atributus (pvz., vardas, kaina, atstumas).

Ši grafo struktūra leidžia labai efektyviai teikti užklausas apie ryšius. Grafų duomenų bazės naudoja specializuotas užklausų kalbas, tokias kaip „Cypher“ („Neo4j“) ir „Gremlin“/„SPARQL“ („Amazon Neptune“), kad naršytų po grafą ir rastų modelius.

Pagrindiniai grafų duomenų bazių privalumai:

• Į ryšius orientuotas duomenų modelis: Lengvai atvaizduoja sudėtingus ryšius.
• Efektyvios užklausos: Optimizuotos naršyti susijusius duomenis.
• Lankstumas: Prisitaiko prie besikeičiančių duomenų struktūrų ir verslo reikalavimų.
• Patobulintas duomenų atradimas: Atskleidžia paslėptus ryšius ir modelius.

„Neo4j“: pirmaujanti natūrali grafų duomenų bazė

„Neo4j“ yra pirmaujanti natūrali grafų duomenų bazė, sukurta ir sukonstruota nuo pat pradžių, kad tvarkytų grafų duomenis. Ji siūlo tiek bendruomenės leidimą (nemokamą), tiek įmonės leidimą (komercinį) su pažangiomis funkcijomis ir palaikymu.

Pagrindinės „Neo4j“ funkcijos:

• Natūrali grafų saugykla: Saugo duomenis kaip grafus optimaliam našumui.
• „Cypher“ užklausų kalba: Deklaratyvi, į grafus orientuota užklausų kalba.
• ACID transakcijos: Užtikrina duomenų vientisumą ir patikimumą.
• Mastelio keitimas: Palaiko horizontalųjį mastelio keitimą ir aukštą pasiekiamumą.
• Grafų algoritmai: Integruoti algoritmai kelių paieškai, bendruomenių aptikimui ir centriškumo analizei.
• „Bloom Enterprise“: Grafų tyrinėjimo ir vizualizavimo įrankis.
• APOC biblioteka: Procedūrų ir funkcijų biblioteka, praplečianti „Cypher“ funkcionalumą.
• Geografinės erdvės palaikymas: Integruotos geografinės erdvės funkcijos su vieta susijusiems duomenims.

„Neo4j“ panaudojimo atvejai:

• Rekomendacijų sistemos: Produktų, turinio ar ryšių siūlymas, remiantis vartotojų pageidavimais ir ryšiais. Pavyzdžiui, globali e. prekybos platforma galėtų naudoti „Neo4j“ produktams rekomenduoti, remdamasi ankstesniais pirkimais ir naršymo istorija.
• Sukčiavimo aptikimas: Sukčiavimo veiklos nustatymas analizuojant transakcijų ir ryšių modelius. Tarptautinis bankas galėtų naudoti „Neo4j“ įtartinoms transakcijoms aptikti, analizuodamas ryšius tarp sąskaitų ir vartotojų.
• Žinių grafai: Išsamių žinių reprezentacijų kūrimas, sujungiant objektus ir ryšius iš įvairių šaltinių. Pasaulinė farmacijos įmonė galėtų naudoti „Neo4j“ žinių grafui kurti, jungiančiam vaistus, ligas ir genus.
• Pagrindinių duomenų valdymas (MDM): Vieningo duomenų vaizdo kūrimas skirtingose sistemose, susiejant ryšius tarp objektų. Pasaulinis mažmeninės prekybos tinklas galėtų naudoti „Neo4j“ klientų duomenims valdyti skirtingose parduotuvėse ir internetiniuose kanaluose.
• Tapatybės ir prieigos valdymas (IAM): Vartotojų tapatybių ir prieigos teisių valdymas, susiejant ryšius tarp vartotojų, vaidmenų ir leidimų.

„Neo4j“ diegimo parinktys:

• Lokaliai (On-Premises): Diekite „Neo4j“ savo infrastruktūroje.
• Debesijoje: Diekite „Neo4j“ debesijos platformose, tokiose kaip AWS, „Azure“ ir „Google Cloud“.
• „Neo4j AuraDB“: Visiškai valdoma „Neo4j“ debesijos paslauga.

„Amazon Neptune“: debesijai pritaikyta grafų duomenų bazė

„Amazon Neptune“ yra visiškai valdoma grafų duomenų bazių paslauga, kurią siūlo „Amazon Web Services“ (AWS). Ji palaiko tiek savybių grafų, tiek RDF grafų modelius, leisdama pasirinkti geriausią modelį jūsų programai.

Pagrindinės „Amazon Neptune“ funkcijos:

• Visiškai valdoma paslauga: AWS tvarko infrastruktūros valdymą, atsargines kopijas ir pataisymus.
• Savybių grafų ir RDF palaikymas: Palaiko abu grafų modelius.
• „Gremlin“ ir „SPARQL“ užklausų kalbos: Palaiko pramonės standartų užklausų kalbas.
• Mastelio keitimas: Automatiškai keičia mastelį, kad susidorotų su augančiais duomenimis ir srautu.
• Aukštas pasiekiamumas: Suteikia automatinį perėjimą į atsarginę sistemą (failover) ir replikaciją.
• Saugumas: Integruojasi su AWS saugumo paslaugomis autentifikavimui ir autorizavimui.
• Integracija su AWS ekosistema: Sklandžiai integruojasi su kitomis AWS paslaugomis.

„Amazon Neptune“ panaudojimo atvejai:

• Rekomendacijų sistemos: Panašiai kaip „Neo4j“, „Neptune“ gali būti naudojama rekomendacijų sistemoms kurti. Pavyzdžiui, vaizdo transliacijų paslauga galėtų naudoti „Neptune“ filmams ar TV laidoms siūlyti, remdamasi žiūrėjimo istorija ir vartotojų ryšiais.
• Socialiniai tinklai: Socialinių ryšių ir sąveikų analizė. Socialinės žiniasklaidos įmonė galėtų pasinaudoti „Neptune“ vartotojų tinklams analizuoti ir įtakingiems vartotojams nustatyti.
• Sukčiavimo aptikimas: Sukčiavimo veiklos nustatymas analizuojant duomenų modelius. Draudimo bendrovė galėtų naudoti „Neptune“ sukčiavimo reikalavimams aptikti, analizuodama ryšius tarp ieškovų ir paslaugų teikėjų.
• Tapatybės valdymas: Vartotojų tapatybių ir prieigos teisių valdymas. Didelė korporacija galėtų naudoti „Neptune“ darbuotojų tapatybėms ir prieigai prie įmonės išteklių valdyti.
• Vaistų atradimas: Ryšių tarp vaistų, ligų ir genų analizė. Mokslo tyrimų institucija galėtų pasinaudoti „Neptune“, kad paspartintų vaistų atradimą, analizuodama sudėtingus ryšius biologiniuose duomenyse.

„Amazon Neptune“ diegimas:

• AWS debesija: „Neptune“ yra prieinama tik kaip valdoma paslauga AWS platformoje.

„Neo4j“ ir „Amazon Neptune“: detalus palyginimas

Panagrinėkime išsamų „Neo4j“ ir „Amazon Neptune“ palyginimą pagal kelis pagrindinius aspektus:

1. Duomenų modelis ir užklausų kalbos

• „Neo4j“: Daugiausia dėmesio skiria savybių grafų modeliui ir naudoja „Cypher“ užklausų kalbą. „Cypher“ yra žinoma dėl savo deklaratyvios ir intuityvios sintaksės, todėl kūrėjams lengviau ją išmokti ir naudoti. Ji puikiai tinka naršyti sudėtingus ryšius ir modelius grafe.
• „Amazon Neptune“: Palaiko tiek savybių grafų (naudojant „Gremlin“), tiek RDF (Resource Description Framework) grafų modelius (naudojant „SPARQL“). Šis lankstumas leidžia pasirinkti modelį, kuris geriausiai atitinka jūsų duomenis ir programos reikalavimus. „Gremlin“ yra bendresnio pobūdžio grafų naršymo kalba, o „SPARQL“ yra specialiai sukurta RDF duomenų užklausoms.

Pavyzdys:

Tarkime, norite rasti visus vartotojo, vardu "Alice", draugus socialiniame tinkle.

„Neo4j“ („Cypher“):

MATCH (a:User {name: "Alice"})-[:FRIENDS_WITH]->(b:User) RETURN b

„Amazon Neptune“ („Gremlin“):

g.V().has('name', 'Alice').out('FRIENDS_WITH').toList()

Kaip matote, daugelis kūrėjų „Cypher“ sintaksę laiko skaitomesne ir lengviau suprantama.

2. Našumas

Našumas yra kritinis veiksnys renkantis grafų duomenų bazę. Tiek „Neo4j“, tiek „Amazon Neptune“ siūlo puikų našumą, tačiau jų stipriosios pusės skiriasi.

• „Neo4j“: Žinoma dėl savo didelio našumo sudėtingų grafų naršymų ir realaus laiko užklausų apdorojimo srityse. Jos natūrali grafų saugykla ir optimizuotas užklausų variklis užtikrina greitą atsakymo laiką reiklioms programoms.
• „Amazon Neptune“: Siūlo gerą našumą, ypač didelio masto grafų analitikai ir užklausoms. Jos paskirstyta architektūra ir optimizuota saugykla leidžia tvarkyti didžiulius duomenų rinkinius ir dideles užklausų apkrovas. Tačiau kai kurie našumo testai rodo, kad „Neo4j“ gali pranokti „Neptune“ tam tikrų tipų grafų naršymų atveju.

Pastaba: Našumas gali labai skirtis priklausomai nuo konkretaus duomenų rinkinio, užklausų modelių ir aparatinės įrangos konfigūracijos. Būtina atlikti išsamius našumo testus su savo duomenimis ir darbo krūviu, kad nustatytumėte, kuri duomenų bazė veikia geriau jūsų atveju.

3. Mastelio keitimas ir pasiekiamumas

• „Neo4j“: Palaiko horizontalųjį mastelio keitimą per klasterizavimą, leidžiantį paskirstyti duomenis ir užklausų apkrovą keliems įrenginiams. Ji taip pat siūlo aukšto pasiekiamumo funkcijas, tokias kaip replikacija ir perėjimas į atsarginę sistemą (failover), siekiant užtikrinti nepertraukiamą veikimą.
• „Amazon Neptune“: Sukurta mastelio keitimui ir pasiekiamumui debesijoje. Ji automatiškai keičia mastelį, kad susidorotų su augančiais duomenimis ir srautu, ir suteikia automatinį perėjimą į atsarginę sistemą bei replikaciją, kad užtikrintų aukštą pasiekiamumą. Kaip visiškai valdoma paslauga, „Neptune“ supaprastina mastelio keitimo ir pasiekiamumo valdymą.

4. Ekosistema ir integracija

• „Neo4j“: Turi turtingą įrankių ir bibliotekų ekosistemą, įskaitant APOC („Awesome Procedures On Cypher“) biblioteką, kuri suteikia platų funkcijų ir procedūrų spektrą grafų manipuliavimui ir analizei. Ji taip pat gerai integruojasi su kitomis technologijomis, tokiomis kaip „Apache Kafka“, „Apache Spark“ ir įvairiomis programavimo kalbomis.
• „Amazon Neptune“: Sklandžiai integruojasi su kitomis AWS paslaugomis, tokiomis kaip „AWS Lambda“, „Amazon S3“ ir „Amazon CloudWatch“. Ši glaud i integracija supaprastina grafais pagrįstų programų kūrimą ir diegimą AWS platformoje. Tačiau ji gali nesiūlyti tokios plačios bendruomenės sukurtų įrankių ir bibliotekų gamos kaip „Neo4j“.

5. Valdymas ir operacijos

• „Neo4j“: Reikalauja rankinio diegimo, konfigūravimo ir valdymo, nebent pasirinksite „Neo4j AuraDB“ – jos visiškai valdomą debesijos paslaugą. Tai suteikia daugiau kontrolės duomenų bazės aplinkai, bet taip pat prideda operacinių išlaidų.
• „Amazon Neptune“: Kaip visiškai valdoma paslauga, AWS tvarko daugumą valdymo ir operacinių užduočių, tokių kaip atsarginės kopijos, pataisymai ir mastelio keitimas. Tai sumažina operacinę naštą ir leidžia sutelkti dėmesį į programų kūrimą.

6. Saugumas

• „Neo4j“: Suteikia įvairias saugumo funkcijas, tokias kaip autentifikavimas, autorizavimas ir šifravimas. Jūs esate atsakingi už šių funkcijų konfigūravimą ir valdymą, kad užtikrintumėte savo duomenų saugumą.
• „Amazon Neptune“: Integruojasi su AWS saugumo paslaugomis, tokiomis kaip „AWS Identity and Access Management“ (IAM) ir „Amazon Virtual Private Cloud“ (VPC), kad suteiktų patikimą saugumą. AWS tvarko daugelį saugumo aspektų, tokių kaip duomenų šifravimas ramybės būsenoje ir perdavimo metu.

7. Kainodara

• „Neo4j“: Siūlo bendruomenės leidimą (nemokamą) ir įmonės leidimą (komercinį). Įmonės leidimas suteikia pažangias funkcijas ir palaikymą, tačiau yra mokamas prenumeratos mokesčiu. „Neo4j AuraDB“ kaina priklauso nuo duomenų bazės dydžio ir suvartotų išteklių.
• „Amazon Neptune“: Kainodara pagrįsta suvartotais ištekliais, tokiais kaip duomenų bazės dydis, I/O kiekis ir vCPU skaičius. Mokate tik už tai, ką naudojate, o tai gali būti ekonomiška esant kintančioms darbo apkrovoms.

Kainodaros scenarijų pavyzdžiai:

• Mažas projektas: Mažam projektui su ribotais duomenimis ir srautu, „Neo4j“ bendruomenės leidimas gali būti pakankamas ir nemokamas.
• Vidutinio dydžio verslas: Vidutinio dydžio verslui su augančiais duomenimis ir srautu gali būti naudingas „Neo4j Enterprise Edition“ arba mažas „Neptune“ egzempliorius. Kaina priklausytų nuo konkrečių išteklių poreikių ir pasirinkto kainodaros modelio.
• Didelė įmonė: Didelė įmonė su didžiuliais duomenimis ir dideliu srautu gali reikalauti didelio „Neptune“ egzemplioriaus arba „Neo4j Enterprise“ klasterio. Kaina būtų žymiai didesnė, bet pagrįsta našumo ir mastelio keitimo privalumais.

Palyginamoji lentelė: „Neo4j“ ir „Amazon Neptune“

| Savybė | „Neo4j“ | „Amazon Neptune“ | |---|---|---| | Duomenų modelis | Savybių grafas | Savybių grafas ir RDF | | Užklausų kalba | „Cypher“ | „Gremlin“ ir „SPARQL“ | | Diegimas | Lokaliai, debesijoje, AuraDB | Tik AWS debesijoje | | Valdymas | Savarankiškai valdoma (arba valdoma per AuraDB) | Visiškai valdoma | | Mastelio keitimas | Horizontalus mastelio keitimas | Automatinis mastelio keitimas | | Pasiekiamumas | Replikacija ir perėjimas į atsarginę sistemą | Automatinis perėjimas į atsarginę sistemą | | Ekosistema | Turtinga ekosistema ir APOC biblioteka | AWS integracija | | Kainodara | Nemokama (bendruomenės), komercinė (įmonės), debesijos pagrindu (AuraDB) | Mokėk, kiek naudoji | | Saugumas | Konfigūruojamos saugumo funkcijos | AWS saugumo integracija |

Tinkamos grafų duomenų bazės pasirinkimas

Geriausia grafų duomenų bazė jūsų poreikiams priklauso nuo jūsų konkrečių reikalavimų ir apribojimų. Priimdami sprendimą, atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Duomenų modelis: Ar jums reikia palaikyti tiek savybių grafų, tiek RDF grafų modelius?
• Užklausų kalba: Su kuria užklausų kalba jūsų kūrėjai yra geriausiai susipažinę?
• Diegimas: Ar norite valdyti savo infrastruktūrą patys, ar norite visiškai valdomos paslaugos?
• Mastelio keitimas: Kokie yra jūsų mastelio keitimo reikalavimai?
• Ekosistema: Ar jums reikia glaudžios integracijos su kitomis AWS paslaugomis, ar norite platesnio bendruomenės sukurtų įrankių ir bibliotekų asortimento?
• Kainodara: Koks jūsų biudžetas?

Štai bendros gairės:

• Rinkitės „Neo4j“, jeigu: Jums reikia didelio našumo natūralios grafų duomenų bazės su patogia vartotojui užklausų kalba („Cypher“), turtinga ekosistema ir lankstumu diegti lokaliai arba debesijoje. Ji tinka programoms, reikalaujančioms sudėtingų grafų naršymų ir realaus laiko užklausų apdorojimo.
• Rinkitės „Amazon Neptune“, jeigu: Jums reikia visiškai valdomos grafų duomenų bazių paslaugos AWS debesijoje su automatiniu mastelio keitimu ir aukštu pasiekiamumu. Ji idealiai tinka programoms, kurioms reikalinga integracija su kitomis AWS paslaugomis ir kurios gali pasinaudoti abiejų – savybių grafų ir RDF grafų – modelių palaikymu.

Išvada

Tiek „Neo4j“, tiek „Amazon Neptune“ yra galingi grafų duomenų bazių sprendimai, kurie gali padėti jums atskleisti jūsų susietų duomenų vertę. Atidžiai apsvarstę savo specifinius reikalavimus ir apribojimus, galite pasirinkti geriausią sprendimą savo poreikiams ir kurti inovatyvias programas, kurios išnaudoja grafų technologijos galią.

Praktinės įžvalgos:

• Pradėkite nuo koncepcijos įrodymo (POC): Įvertinkite tiek „Neo4j“, tiek „Amazon Neptune“ su POC, naudodami savo faktinius duomenis ir užklausų modelius. Tai suteiks vertingų įžvalgų apie jų našumą ir tinkamumą jūsų panaudojimo atvejui.
• Apsvarstykite hibridinį požiūrį: Kai kuriais atvejais hibridinis požiūris gali būti geriausias sprendimas. Galite naudoti „Neo4j“ realaus laiko grafų naršymui, o „Amazon Neptune“ – didelio masto grafų analitikai.
• Sekite naujienas: Grafų duomenų bazių technologija sparčiai vystosi. Sekite naujausius pokyčius ir geriausias praktikas, kad užtikrintumėte, jog naudojate efektyviausius įrankius ir metodus.

Atlikę šiuos veiksmus, galėsite priimti pagrįstą sprendimą ir sėkmingai įdiegti grafų duomenų bazės sprendimą, atitinkantį jūsų organizacijos poreikius.