Графові бази даних: Neo4j проти Amazon Neptune – глобальне порівняння

Графові бази даних стають все більш важливими для організацій, яким потрібно розуміти складні зв'язки між точками даних. На відміну від реляційних баз даних, які зосереджені на структурованих даних у таблицях, графові бази даних чудово справляються з управлінням та запитами до взаємопов'язаних даних. Це робить їх ідеальними для таких застосунків, як соціальні мережі, виявлення шахрайства, рекомендаційні системи та графи знань.

Двома провідними рішеннями для графових баз даних є Neo4j та Amazon Neptune. Цей вичерпний посібник надає детальне порівняння цих двох платформ, розглядаючи їхні функції, продуктивність, сценарії використання та ціноутворення, щоб допомогти вам обрати найкраще рішення для ваших потреб.

Що таке графові бази даних?

За своєю суттю, графові бази даних використовують графові структури з вузлами, ребрами та властивостями для представлення та зберігання даних. Вузли представляють сутності (наприклад, людей, продукти, місцезнаходження), ребра представляють зв'язки між сутностями (наприклад, 'друг', 'купив', 'знаходиться в'), а властивості представляють атрибути сутностей та зв'язків (наприклад, ім'я, ціна, відстань).

Ця графова структура дозволяє виконувати надзвичайно ефективні запити до зв'язків. Графові бази даних використовують спеціалізовані мови запитів, такі як Cypher (для Neo4j) та Gremlin/SPARQL (для Amazon Neptune), для обходу графа та пошуку патернів.

Ключові переваги графових баз даних:

• Модель даних, орієнтована на зв'язки: Легко представляє складні взаємозв'язки.
• Ефективні запити: Оптимізовано для обходу пов'язаних даних.
• Гнучкість: Адаптується до мінливих структур даних та бізнес-вимог.
• Покращене виявлення даних: Розкриває приховані зв'язки та патерни.

Neo4j: Провідна нативна графова база даних

Neo4j – це провідна нативна графова база даних, розроблена та створена з нуля для обробки графових даних. Вона пропонує як версію для спільноти (Community Edition, безкоштовну), так і корпоративну версію (Enterprise Edition, комерційну) з розширеними функціями та підтримкою.

Ключові особливості Neo4j:

• Нативне графове сховище: Зберігає дані у вигляді графів для оптимальної продуктивності.
• Мова запитів Cypher: Декларативна, орієнтована на графи мова запитів.
• ACID-транзакції: Забезпечує узгодженість та надійність даних.
• Масштабованість: Підтримує горизонтальне масштабування та високу доступність.
• Графові алгоритми: Вбудовані алгоритми для пошуку шляхів, виявлення спільнот та аналізу центральності.
• Bloom Enterprise: Інструмент для дослідження та візуалізації графів.
• Бібліотека APOC: Бібліотека процедур та функцій, що розширюють функціональність Cypher.
• Геопросторова підтримка: Інтегровані геопросторові функції для даних, що базуються на місцезнаходженні.

Сценарії використання Neo4j:

• Рекомендаційні системи: Пропозиція продуктів, контенту або зв'язків на основі вподобань та взаємозв'язків користувачів. Наприклад, глобальна платформа електронної комерції може використовувати Neo4j для рекомендації товарів на основі минулих покупок та історії переглядів.
• Виявлення шахрайства: Ідентифікація шахрайських дій шляхом аналізу патернів транзакцій та зв'язків. Міжнародний банк може використовувати Neo4j для виявлення підозрілих транзакцій, аналізуючи зв'язки між рахунками та користувачами.
• Графи знань: Створення всеосяжних представлень знань шляхом поєднання сутностей та зв'язків з різних джерел. Глобальна фармацевтична компанія може використовувати Neo4j для створення графа знань, що пов'язує ліки, хвороби та гени.
• Управління основними даними (MDM): Створення єдиного представлення даних у різних системах шляхом відображення зв'язків між сутностями. Глобальна роздрібна мережа може використовувати Neo4j для управління даними клієнтів у різних магазинах та онлайн-каналах.
• Управління ідентифікацією та доступом (IAM): Управління ідентифікаторами користувачів та правами доступу шляхом відображення зв'язків між користувачами, ролями та дозволами.

Варіанти розгортання Neo4j:

• Локально (On-Premises): Розгорніть Neo4j на власній інфраструктурі.
• У хмарі: Розгорніть Neo4j на хмарних платформах, таких як AWS, Azure та Google Cloud.
• Neo4j AuraDB: Повністю керований хмарний сервіс від Neo4j.

Amazon Neptune: Хмарна нативна графова база даних

Amazon Neptune – це повністю керований сервіс графових баз даних, що пропонується Amazon Web Services (AWS). Він підтримує як модель графа властивостей, так і модель графа RDF, що дозволяє вибрати найкращу модель для вашого застосунку.

Ключові особливості Amazon Neptune:

• Повністю керований сервіс: AWS займається управлінням інфраструктурою, резервним копіюванням та оновленнями.
• Підтримка графа властивостей та RDF: Підтримує обидві моделі графів.
• Мови запитів Gremlin та SPARQL: Підтримує стандартні галузеві мови запитів.
• Масштабованість: Автоматично масштабується для обробки зростаючих обсягів даних та трафіку.
• Висока доступність: Забезпечує автоматичне перемикання при збоях та реплікацію.
• Безпека: Інтегрується з сервісами безпеки AWS для автентифікації та авторизації.
• Інтеграція з екосистемою AWS: Безшовна інтеграція з іншими сервісами AWS.

Сценарії використання Amazon Neptune:

• Рекомендаційні системи: Подібно до Neo4j, Neptune можна використовувати для створення рекомендаційних систем. Наприклад, сервіс потокового відео може використовувати Neptune для пропозиції фільмів або телешоу на основі історії переглядів та зв'язків між користувачами.
• Соціальні мережі: Аналіз соціальних зв'язків та взаємодій. Компанія, що займається соціальними медіа, може використовувати Neptune для аналізу мереж користувачів та виявлення впливових осіб.
• Виявлення шахрайства: Ідентифікація шахрайських дій шляхом аналізу патернів у даних. Страхова компанія може використовувати Neptune для виявлення шахрайських заяв, аналізуючи зв'язки між заявниками та постачальниками послуг.
• Управління ідентифікацією: Управління ідентифікаторами користувачів та правами доступу. Велика корпорація може використовувати Neptune для управління ідентифікаторами співробітників та доступом до корпоративних ресурсів.
• Відкриття ліків: Аналіз зв'язків між ліками, хворобами та генами. Дослідницька установа може використовувати Neptune для прискорення відкриття ліків шляхом аналізу складних зв'язків у біологічних даних.

Розгортання Amazon Neptune:

• Хмара AWS: Neptune доступний лише як керований сервіс на AWS.

Neo4j проти Amazon Neptune: Детальне порівняння

Давайте заглибимося в детальне порівняння Neo4j та Amazon Neptune за кількома ключовими аспектами:

1. Модель даних та мови запитів

• Neo4j: В основному зосереджується на моделі графа властивостей та використовує мову запитів Cypher. Cypher відомий своїм декларативним та інтуїтивно зрозумілим синтаксисом, що полегшує його вивчення та використання розробниками. Він чудово справляється з обходом складних зв'язків та патернів у графі.
• Amazon Neptune: Підтримує як модель графа властивостей (з використанням Gremlin), так і модель графа RDF (Resource Description Framework) (з використанням SPARQL). Ця гнучкість дозволяє вам вибрати модель, яка найкраще відповідає вашим даним та вимогам застосунку. Gremlin – це більш універсальна мова обходу графа, тоді як SPARQL спеціально розроблений для запитів до даних RDF.

Приклад:

Припустимо, ви хочете знайти всіх друзів конкретного користувача на ім'я "Alice" у соціальній мережі.

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()

Як бачите, синтаксис Cypher зазвичай вважається більш читабельним та легким для розуміння для багатьох розробників.

2. Продуктивність

Продуктивність є критичним фактором при виборі графової бази даних. І Neo4j, і Amazon Neptune пропонують відмінну продуктивність, але їхні сильні сторони полягають у різних сферах.

• Neo4j: Відомий своєю високою продуктивністю при складних обходах графа та обробці запитів у реальному часі. Його нативне графове сховище та оптимізований механізм запитів забезпечують швидкий час відгуку для вимогливих застосунків.
• Amazon Neptune: Пропонує хорошу продуктивність, особливо для великомасштабної аналітики та запитів до графів. Його розподілена архітектура та оптимізоване сховище дозволяють обробляти величезні набори даних та високі навантаження на запити. Однак деякі тести показують, що Neo4j може перевершувати Neptune за певними типами обходів графа.

Примітка: Продуктивність може значно відрізнятися залежно від конкретного набору даних, патернів запитів та конфігурації обладнання. Важливо провести ретельне тестування з вашими власними даними та навантаженням, щоб визначити, яка база даних працює краще для вашого сценарію використання.

3. Масштабованість та доступність

• Neo4j: Підтримує горизонтальне масштабування через кластеризацію, що дозволяє розподіляти дані та навантаження на запити між кількома машинами. Він також пропонує функції високої доступності, такі як реплікація та перемикання при збоях, для забезпечення безперервної роботи.
• Amazon Neptune: Розроблений для масштабованості та доступності в хмарі. Він автоматично масштабується для обробки зростаючих обсягів даних та трафіку, а також забезпечує автоматичне перемикання при збоях та реплікацію для забезпечення високої доступності. Як повністю керований сервіс, Neptune спрощує управління масштабованістю та доступністю.

4. Екосистема та інтеграція

• Neo4j: Має багату екосистему інструментів та бібліотек, включаючи бібліотеку APOC (Awesome Procedures On Cypher), яка надає широкий спектр функцій та процедур для маніпуляції та аналізу графів. Він також добре інтегрується з іншими технологіями, такими як Apache Kafka, Apache Spark та різними мовами програмування.
• Amazon Neptune: Безшовно інтегрується з іншими сервісами AWS, такими як AWS Lambda, Amazon S3 та Amazon CloudWatch. Ця тісна інтеграція спрощує розробку та розгортання графових застосунків на AWS. Однак він може не пропонувати такого широкого спектру інструментів та бібліотек, розроблених спільнотою, як Neo4j.

5. Управління та операції

• Neo4j: Вимагає ручного встановлення, налаштування та управління, якщо ви не обираєте Neo4j AuraDB, його повністю керований хмарний сервіс. Це дає вам більше контролю над середовищем бази даних, але також додає операційних накладних витрат.
• Amazon Neptune: Як повністю керований сервіс, AWS виконує більшість завдань з управління та експлуатації, таких як резервне копіювання, оновлення та масштабування. Це зменшує операційне навантаження і дозволяє вам зосередитися на розробці ваших застосунків.

6. Безпека

• Neo4j: Надає різні функції безпеки, такі як автентифікація, авторизація та шифрування. Ви несете відповідальність за налаштування та управління цими функціями для забезпечення безпеки ваших даних.
• Amazon Neptune: Інтегрується з сервісами безпеки AWS, такими як AWS Identity and Access Management (IAM) та Amazon Virtual Private Cloud (VPC), для забезпечення надійної безпеки. AWS займається багатьма аспектами безпеки, такими як шифрування даних у стані спокою та при передачі.

7. Ціноутворення

• Neo4j: Пропонує версію для спільноти (безкоштовну) та корпоративну версію (комерційну). Корпоративна версія надає розширені функції та підтримку, але вимагає плати за підписку. Ціни на Neo4j AuraDB залежать від розміру бази даних та спожитих ресурсів.
• Amazon Neptune: Ціноутворення базується на спожитих ресурсах, таких як розмір бази даних, обсяг операцій введення-виведення та кількість vCPU. Ви платите лише за те, що використовуєте, що може бути економічно вигідним для змінних навантажень.

Приклади сценаріїв ціноутворення:

• Малий проєкт: Для невеликого проєкту з обмеженими даними та трафіком версії Neo4j для спільноти може бути достатньо, і вона буде безкоштовною.
• Середній бізнес: Середньому бізнесу зі зростаючими даними та трафіком може знадобитися Neo4j Enterprise Edition або невеликий екземпляр Neptune. Вартість залежатиме від конкретних вимог до ресурсів та обраної моделі ціноутворення.
• Велике підприємство: Великому підприємству з величезними обсягами даних та високим трафіком може знадобитися великий екземпляр Neptune або кластер Neo4j Enterprise. Вартість буде значно вищою, але виправданою перевагами у продуктивності та масштабованості.

Підсумкова таблиця: Neo4j проти Amazon Neptune

| Характеристика | Neo4j | Amazon Neptune | |---|---|---| | Модель даних | Граф властивостей | Граф властивостей та RDF | | Мова запитів | Cypher | Gremlin та SPARQL | | Розгортання | Локально, Хмара, AuraDB | Лише хмара AWS | | Управління | Самостійне (або кероване через AuraDB) | Повністю кероване | | Масштабованість | Горизонтальне масштабування | Автоматичне масштабування | | Доступність | Реплікація та перемикання при збоях | Автоматичне перемикання при збоях | | Екосистема | Багата екосистема та бібліотека APOC | Інтеграція з AWS | | Ціноутворення | Безкоштовно (Community), Комерційно (Enterprise), Хмарне (AuraDB) | Оплата за фактом використання | | Безпека | Налаштовувані функції безпеки | Інтеграція з безпекою AWS |

Вибір правильної графової бази даних

Найкраща графова база даних для ваших потреб залежить від ваших конкретних вимог та обмежень. Враховуйте наступні фактори при прийнятті рішення:

• Модель даних: Чи потрібно вам підтримувати як модель графа властивостей, так і модель графа RDF?
• Мова запитів: З якою мовою запитів ваші розробники знайомі найбільше?
• Розгортання: Ви віддаєте перевагу управлінню власною інфраструктурою чи бажаєте повністю керований сервіс?
• Масштабованість: Які ваші вимоги до масштабованості?
• Екосистема: Вам потрібна тісна інтеграція з іншими сервісами AWS, чи ви віддаєте перевагу ширшому спектру інструментів та бібліотек, розроблених спільнотою?
• Ціноутворення: Який ваш бюджет?

Ось загальна рекомендація:

• Обирайте Neo4j, якщо: Вам потрібна високопродуктивна нативна графова база даних із зручною мовою запитів (Cypher), багатою екосистемою та гнучкістю розгортання локально або в хмарі. Вона підходить для застосунків, що вимагають складних обходів графа та обробки запитів у реальному часі.
• Обирайте Amazon Neptune, якщо: Вам потрібен повністю керований сервіс графових баз даних у хмарі AWS з автоматичним масштабуванням та високою доступністю. Він ідеально підходить для застосунків, які вимагають інтеграції з іншими сервісами AWS і можуть отримати переваги від підтримки як моделі графа властивостей, так і моделі графа RDF.

Висновок

І Neo4j, і Amazon Neptune є потужними рішеннями для графових баз даних, які можуть допомогти вам розкрити цінність ваших пов'язаних даних. Ретельно розглянувши ваші конкретні вимоги та обмеження, ви можете вибрати найкраще рішення для ваших потреб і створювати інноваційні застосунки, що використовують потужність графових технологій.

Практичні поради:

• Почніть з підтвердження концепції (POC): Оцініть як Neo4j, так і Amazon Neptune за допомогою POC, використовуючи ваші реальні дані та патерни запитів. Це надасть цінні відомості про їхню продуктивність та придатність для вашого сценарію використання.
• Розгляньте гібридний підхід: У деяких випадках гібридний підхід може бути найкращим рішенням. Ви можете використовувати Neo4j для обходів графа в реальному часі, а Amazon Neptune – для великомасштабної аналітики графів.
• Будьте в курсі новин: Технологія графових баз даних швидко розвивається. Слідкуйте за останніми розробками та найкращими практиками, щоб переконатися, що ви використовуєте найефективніші інструменти та методи.

Виконуючи ці кроки, ви зможете прийняти обґрунтоване рішення та успішно впровадити рішення для графової бази даних, яке відповідає потребам вашої організації.