Графовые базы данных: Neo4j против Amazon Neptune — глобальное сравнение

Графовые базы данных становятся все более важными для организаций, которым необходимо понимать сложные взаимосвязи между точками данных. В отличие от реляционных баз данных, которые ориентированы на структурированные данные в таблицах, графовые базы данных превосходно справляются с управлением и запросами взаимосвязанных данных. Это делает их идеальными для таких приложений, как социальные сети, обнаружение мошенничества, механизмы рекомендаций и графы знаний.

Двумя ведущими решениями для графовых баз данных являются Neo4j и Amazon Neptune. Это всеобъемлющее руководство содержит подробное сравнение этих двух платформ, рассматривая их функции, производительность, варианты использования и цены, чтобы помочь вам выбрать наилучшее решение для ваших нужд.

Что такое графовые базы данных?

В своей основе графовые базы данных используют графовые структуры с узлами, ребрами и свойствами для представления и хранения данных. Узлы представляют собой сущности (например, люди, продукты, местоположения), ребра представляют собой отношения между сущностями (например, «друг», «приобретено», «расположено в»), а свойства представляют собой атрибуты сущностей и отношений (например, имя, цена, расстояние).

Эта графовая структура обеспечивает высокоэффективные запросы отношений. Графовые базы данных используют специализированные языки запросов, такие как Cypher (для Neo4j) и Gremlin/SPARQL (для Amazon Neptune), для обхода графа и поиска шаблонов.

Ключевые преимущества графовых баз данных:

• Ориентированная на отношения модель данных: Легко представляет сложные отношения.
• Эффективные запросы: Оптимизированы для обхода связанных данных.
• Гибкость: Адаптируется к развивающимся структурам данных и бизнес-требованиям.
• Улучшенное обнаружение данных: Раскрывает скрытые связи и шаблоны.

Neo4j: ведущая нативная графовая база данных

Neo4j — ведущая нативная графовая база данных, разработанная и созданная с нуля для работы с графовыми данными. Она предлагает как Community Edition (бесплатная), так и Enterprise Edition (коммерческая) с расширенными функциями и поддержкой.

Основные функции Neo4j:

• Нативное хранилище графов: Хранит данные в виде графов для оптимальной производительности.
• Язык запросов Cypher: Декларативный, графоориентированный язык запросов.
• ACID-транзакции: Обеспечивает согласованность и надежность данных.
• Масштабируемость: Поддерживает горизонтальное масштабирование и высокую доступность.
• Графовые алгоритмы: Встроенные алгоритмы для поиска путей, обнаружения сообществ и анализа центральности.
• Bloom Enterprise: Инструмент для изучения и визуализации графов.
• APOC Library: Библиотека процедур и функций, расширяющих функциональность Cypher.
• Геопространственная поддержка: Интегрированные геопространственные функции для данных о местоположении.

Варианты использования Neo4j:

• Механизмы рекомендаций: Предложение продуктов, контента или связей на основе предпочтений и отношений пользователей. Например, глобальная платформа электронной коммерции может использовать Neo4j для рекомендации продуктов на основе прошлых покупок и истории просмотров.
• Обнаружение мошенничества: Выявление мошеннических действий путем анализа шаблонов транзакций и отношений. Многонациональный банк может использовать Neo4j для обнаружения подозрительных транзакций путем анализа отношений между счетами и пользователями.
• Графы знаний: Построение всесторонних представлений знаний путем соединения сущностей и отношений из различных источников. Глобальная фармацевтическая компания может использовать Neo4j для построения графа знаний, соединяющего лекарства, заболевания и гены.
• Управление основными данными (MDM): Создание единого представления данных в различных системах путем сопоставления отношений между сущностями. Глобальная розничная сеть может использовать Neo4j для управления данными о клиентах в разных магазинах и онлайн-каналах.
• Управление идентификацией и доступом (IAM): Управление удостоверениями пользователей и привилегиями доступа путем сопоставления отношений между пользователями, ролями и разрешениями.

Варианты развертывания Neo4j:

• Локально: Разверните Neo4j в своей собственной инфраструктуре.
• Облако: Разверните Neo4j на облачных платформах, таких как AWS, Azure и Google Cloud.
• Neo4j AuraDB: Полностью управляемый облачный сервис Neo4j.

Amazon Neptune: облачная графовая база данных

Amazon Neptune — это полностью управляемый сервис графовых баз данных, предлагаемый Amazon Web Services (AWS). Он поддерживает как модели графов свойств, так и графов RDF, что позволяет вам выбрать лучшую модель для вашего приложения.

Основные функции Amazon Neptune:

• Полностью управляемый сервис: AWS обрабатывает управление инфраструктурой, резервное копирование и исправление.
• Поддержка графа свойств и RDF: Поддерживает обе графовые модели.
• Языки запросов Gremlin и SPARQL: Поддерживает отраслевые языки запросов.
• Масштабируемость: Автоматически масштабируется для обработки растущих данных и трафика.
• Высокая доступность: Обеспечивает автоматическое переключение при сбое и репликацию.
• Безопасность: Интегрируется со службами безопасности AWS для аутентификации и авторизации.
• Интеграция с экосистемой AWS: Легко интегрируется с другими сервисами AWS.

Варианты использования Amazon Neptune:

• Механизмы рекомендаций: Подобно Neo4j, Neptune можно использовать для создания механизмов рекомендаций. Например, сервис потокового видео может использовать Neptune для предложения фильмов или телешоу на основе истории просмотров и отношений пользователей.
• Социальные сети: Анализ социальных связей и взаимодействий. Компания, занимающаяся социальными сетями, может использовать Neptune для анализа пользовательских сетей и выявления влиятельных пользователей.
• Обнаружение мошенничества: Выявление мошеннических действий путем анализа закономерностей в данных. Страховая компания может использовать Neptune для обнаружения мошеннических претензий путем анализа отношений между заявителями и поставщиками.
• Управление идентификацией: Управление удостоверениями пользователей и привилегиями доступа. Крупная корпорация может использовать Neptune для управления удостоверениями сотрудников и доступом к корпоративным ресурсам.
• Поиск лекарств: Анализ взаимосвязей между лекарствами, заболеваниями и генами. Исследовательское учреждение может использовать Neptune для ускорения поиска лекарств путем анализа сложных взаимосвязей в биологических данных.

Развертывание Amazon Neptune:

• Облако AWS: Neptune доступен только как управляемый сервис в AWS.

Neo4j против Amazon Neptune: подробное сравнение

Давайте углубимся в подробное сравнение Neo4j и Amazon Neptune по нескольким ключевым аспектам:

1. Модель данных и языки запросов

• Neo4j: В основном ориентирована на модель графа свойств и использует язык запросов Cypher. Cypher известен своим декларативным и интуитивно понятным синтаксисом, что облегчает разработчикам изучение и использование. Он превосходно справляется с обходом сложных отношений и шаблонов в графе.
• Amazon Neptune: Поддерживает как модель графа свойств (с использованием Gremlin), так и модели графов RDF (с использованием SPARQL). Эта гибкость позволяет вам выбрать модель, которая лучше всего соответствует вашим данным и требованиям приложения. Gremlin — это более универсальный язык обхода графов, а SPARQL специально разработан для запросов данных RDF.

Пример:

Предположим, вы хотите найти всех друзей конкретного пользователя по имени «Alice» в социальной сети.

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()

Как видите, синтаксис Cypher обычно считается более читаемым и понятным для многих разработчиков.

2. Производительность

Производительность является критическим фактором при выборе графовой базы данных. И Neo4j, и Amazon Neptune обеспечивают отличную производительность, но их сильные стороны заключаются в разных областях.

• Neo4j: Известна своей высокой производительностью при сложных обходах графов и обработке запросов в реальном времени. Ее нативное хранилище графов и оптимизированный механизм запросов обеспечивают быстрое время отклика для требовательных приложений.
• Amazon Neptune: Обеспечивает хорошую производительность, особенно для крупномасштабной аналитики графов и запросов. Ее распределенная архитектура и оптимизированный механизм хранения позволяют ей обрабатывать огромные наборы данных и высокие нагрузки по запросам. Однако некоторые тесты показывают, что Neo4j может превосходить Neptune в определенных типах обхода графов.

Примечание: Производительность может значительно различаться в зависимости от конкретного набора данных, шаблонов запросов и конфигурации оборудования. Очень важно провести тщательное тестирование с использованием ваших собственных данных и рабочей нагрузки, чтобы определить, какая база данных лучше подходит для вашего варианта использования.

3. Масштабируемость и доступность

• Neo4j: Поддерживает горизонтальное масштабирование посредством кластеризации, позволяя вам распределять данные и нагрузку по запросам между несколькими машинами. Она также предлагает функции высокой доступности, такие как репликация и переключение при сбое, для обеспечения непрерывной работы.
• Amazon Neptune: Разработана для масштабируемости и доступности в облаке. Она автоматически масштабируется для обработки растущих данных и трафика и обеспечивает автоматическое переключение при сбое и репликацию для обеспечения высокой доступности. Как полностью управляемый сервис, Neptune упрощает управление масштабируемостью и доступностью.

4. Экосистема и интеграция

• Neo4j: Имеет богатую экосистему инструментов и библиотек, включая библиотеку APOC (Awesome Procedures On Cypher), которая предоставляет широкий спектр функций и процедур для манипулирования и анализа графов. Она также хорошо интегрируется с другими технологиями, такими как Apache Kafka, Apache Spark и различными языками программирования.
• Amazon Neptune: Легко интегрируется с другими сервисами AWS, такими как AWS Lambda, Amazon S3 и Amazon CloudWatch. Эта тесная интеграция упрощает разработку и развертывание приложений на основе графов в AWS. Однако она может не предлагать такой же широкий спектр инструментов и библиотек, разработанных сообществом, как Neo4j.

5. Управление и эксплуатация

• Neo4j: Требует ручной установки, настройки и управления, если вы не выберете Neo4j AuraDB, свой полностью управляемый облачный сервис. Это дает вам больше контроля над средой базы данных, но также увеличивает эксплуатационные издержки.
• Amazon Neptune: Как полностью управляемый сервис, AWS берет на себя большую часть задач управления и эксплуатации, таких как резервное копирование, исправление и масштабирование. Это снижает эксплуатационную нагрузку и позволяет вам сосредоточиться на разработке ваших приложений.

6. Безопасность

• Neo4j: Предоставляет различные функции безопасности, такие как аутентификация, авторизация и шифрование. Вы несете ответственность за настройку и управление этими функциями для обеспечения безопасности ваших данных.
• Amazon Neptune: Интегрируется со службами безопасности AWS, такими как AWS Identity and Access Management (IAM) и Amazon Virtual Private Cloud (VPC), для обеспечения надежной безопасности. AWS обрабатывает многие аспекты безопасности, такие как шифрование при хранении и передаче.

7. Ценообразование

• Neo4j: Предлагает Community Edition (бесплатная) и Enterprise Edition (коммерческая). Enterprise Edition предоставляет расширенные функции и поддержку, но требует подписки. Цены на Neo4j AuraDB зависят от размера базы данных и потребляемых ресурсов.
• Amazon Neptune: Ценообразование основано на потребляемых ресурсах, таких как размер базы данных, объем операций ввода-вывода и количество vCPU. Вы платите только за то, что используете, что может быть экономически эффективно для переменных рабочих нагрузок.

Примеры сценариев ценообразования:

• Небольшой проект: Для небольшого проекта с ограниченными данными и трафиком Community Edition Neo4j может быть достаточным и бесплатным.
• Бизнес среднего размера: Бизнес среднего размера с растущими данными и трафиком может извлечь выгоду из Neo4j Enterprise Edition или небольшого экземпляра Neptune. Стоимость будет зависеть от конкретных требований к ресурсам и выбранной модели ценообразования.
• Крупное предприятие: Крупному предприятию с огромными данными и высоким трафиком может потребоваться большой экземпляр Neptune или кластер Neo4j Enterprise. Стоимость будет значительно выше, но оправдана преимуществами производительности и масштабируемости.

Сводная таблица: Neo4j против Amazon Neptune

| Функция | Neo4j | Amazon Neptune | |---|---|---| | Модель данных | Граф свойств | Граф свойств и RDF | | Язык запросов | Cypher | Gremlin и SPARQL | | Развертывание | Локально, Облако, AuraDB | Только Облако AWS | | Управление | Самоуправляемое (или управляемое через AuraDB) | Полностью управляемое | | Масштабируемость | Горизонтальное масштабирование | Автоматическое масштабирование | | Доступность | Репликация и переключение при сбое | Автоматическое переключение при сбое | | Экосистема | Богатая экосистема и библиотека APOC | Интеграция с AWS | | Ценообразование | Бесплатная (Community), Коммерческая (Enterprise), Облачная (AuraDB) | С оплатой по мере использования | | Безопасность | Настраиваемые функции безопасности | Интеграция с безопасностью AWS |

Выбор правильной графовой базы данных

Лучшая графовая база данных для ваших нужд зависит от ваших конкретных требований и ограничений. Учитывайте следующие факторы при принятии решения:

• Модель данных: Нужно ли вам поддерживать как модель графа свойств, так и модель графа RDF?
• Язык запросов: С каким языком запросов ваши разработчики знакомы больше всего?
• Развертывание: Хотите ли вы управлять своей собственной инфраструктурой или вам нужен полностью управляемый сервис?
• Масштабируемость: Каковы ваши требования к масштабируемости?
• Экосистема: Нужна ли вам тесная интеграция с другими сервисами AWS или вы предпочитаете более широкий спектр инструментов и библиотек, разработанных сообществом?
• Ценообразование: Каков ваш бюджет?

Вот общее руководство:

• Выберите Neo4j, если: Вам нужна высокопроизводительная нативная графовая база данных с удобным языком запросов (Cypher), богатой экосистемой и гибкостью развертывания локально или в облаке. Она подходит для приложений, требующих сложных обходов графов и обработки запросов в реальном времени.
• Выберите Amazon Neptune, если: Вам нужен полностью управляемый сервис графовых баз данных в облаке AWS с автоматическим масштабированием и высокой доступностью. Она идеально подходит для приложений, которым требуется интеграция с другими сервисами AWS и которые могут выиграть от поддержки как моделей графа свойств, так и моделей графа RDF.

Заключение

Neo4j и Amazon Neptune — это мощные решения для графовых баз данных, которые помогут вам раскрыть ценность ваших связанных данных. Тщательно рассмотрев свои конкретные требования и ограничения, вы можете выбрать лучшее решение для своих нужд и создавать инновационные приложения, которые используют возможности графовой технологии.

Полезная информация:

• Начните с проверки концепции (POC): Оцените и Neo4j, и Amazon Neptune с помощью POC, используя ваши фактические данные и шаблоны запросов. Это предоставит ценную информацию об их производительности и пригодности для вашего варианта использования.
• Рассмотрите гибридный подход: В некоторых случаях гибридный подход может быть наилучшим решением. Вы можете использовать Neo4j для обходов графов в реальном времени и Amazon Neptune для крупномасштабной аналитики графов.
• Оставайтесь в курсе: Технология графовых баз данных быстро развивается. Будьте в курсе последних разработок и лучших практик, чтобы убедиться, что вы используете наиболее эффективные инструменты и методы.

Предприняв эти шаги, вы сможете принять обоснованное решение и успешно внедрить решение графовой базы данных, отвечающее потребностям вашей организации.