为什么使用图进行关联运算比表Join更具吸引力?

本文涉及的产品
云原生多模数据库 Lindorm,多引擎 多规格 0-4节点
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 MongoDB,独享型 2核8GB
推荐场景:
构建全方位客户视图
简介: 为什么使用图进行关联运算比表Join更具吸引力?

GeaFlow(品牌名TuGraph-Analytics) 已正式开源,欢迎大家关注!!! 欢迎给我们 Star 哦! GitHub👉https://github.com/TuGraph-family/tugraph-analytics
更多精彩内容,关注我们的博客 https://geaflow.github.io/

作者:TuGraph

关系模型并不适合处理关系

关系模型被广泛应用于数据库和数仓等数据处理系统的数据建模,然而名称里带有关系一词的模型却并不适合处理关系

在关系模型所用的表结构建模下,关系的运算通过Join运算来处理。但在实际使用中,特别是在流式更新的数据中,这种方式存在诸多痛点。

痛点一:关系运算成本高

表模型的重点在于多条记录统一描述为表,但本身缺乏关系描述能力,只能通过Join运算来完成关系的计算

无论是在批或流的计算系统中,Join操作都涉及大量shuffle和计算开销。同时,Join产生的中间结果由于关联会放大多份,造成数据量指数级膨胀和冗余,存储消耗大。

在下图的实验中,我们模拟了依次执行一跳、两跳和三跳关系运算的场景。足以见得,越是复杂的多跳关系计算,关系模型中Join的性能表现越差。在总时间对比中,利用图的Match计算能够节约超过90%的耗时。
vs_join_total_time_cn.jpg

图1

痛点二:数据冗余,时效性低

在很多数仓分析的场景中,为了提高数据查询性能,往往将多张表提前物化成一张大宽表。

大宽表虽然可以加速查询性能,然而其数据膨胀和冗余非常严重。由于表与表之间一对多的关联关系,导致一张表的数据通过关联会放大多份,造成数据量指数级膨胀和冗余。

而且宽表一经生成就难以更改,否则需要重新生成新宽表,费时费力,不够灵活。

此时利用图模型建模,可以轻易解决这个问题。 图是对关系的一种天然描述,以点代表实体,以边代表关系。

比如在人际关系图里面,每一个人可以用一个点来表示,人和人之间的关系通过边来表示,人与人之间可以存在各种各样的复杂关系,这些关系都可以通过不同的边来表示。

显然,构造图的过程本质上是对事物之间关系的提炼,在数据存储层面实质是对关系做了物化,以获取更好的关联计算性能

相比宽表的关系物化方式,由于图结构本身的点边聚合性,构图表现得十分节约。 下图是GeaFlow中高性能构图的表现,可见构图操作本身极为迅速,且由于图可以分片的特性,具有十分良好的可扩展性。

insert_throuput_cn.jpg

图2

在图一的实验中也可以发现,实质上我们用少量的插入图(青色的insert to graph部分开销)耗时,换取了图建模方式对之后关联查询的加速效果。

痛点三:复杂关系查询难以描述

使用表建模的分析系统只支持SQL join一种方式进行关系分析,这在复杂场景中能力十分局限。 比如查询一个人4度以内所有好友,或者查询最短路径等,这些复杂关联关系通过SQL表的join方式很难描述。

GeaFlow提供融合GQL和SQL样式的查询语言,这是一种图表一体的数据分析语言,继承自标准SQL+ISO/GQL,可以方便进行图表分析。

code_style.jpg

图3

在融合DSL中,图计算的结果与表查询等价,都可以像表数据一样做关系运算处理。这意味着图3中GQL和SQL两种描述都可以达到类似的效果,极大灵活了用户的查询表达能力。

GeaFlow DSL引擎层还将支持SQL中的Join自动转化为GQL执行,用户可以自由混用SQL和GQL样式查询,同时做图匹配、图算法和表查询。

流图计算引擎TuGraph-Analytics

GeaFlow(品牌名TuGraph-Analytics)是蚂蚁集团开源的分布式流式图计算引擎。在蚂蚁内部,目前已广泛应用于数仓加速、金融风控、知识图谱以及社交网络等大量场景。

TuGraph-Analytics已经于2023年6月正式对外开源,开放其以图为数据模型的流批一体计算核心能力。相比传统的流式计算引擎,如Flink、Storm这些以表为模型的实时处理系统,GeaFlow以自研图存储为底座,流批一体计算引擎为矛,融合GQL/SQL DSL语言为旗帜,在复杂多度的关系运算上具备极大的优势。

query_throuput_cn.jpg

图4

图4展示了GeaFlow使用Match算子在图上进行多跳关联查询,相比Flink的Join算子带来的实时吞吐提升。在复杂多跳场景下,现有的流式计算引擎已经基本不能胜任实时处理。而图模型的存在,则突破这一限制,扩展了实时流计算的应用场景。


GeaFlow(品牌名TuGraph-Analytics) 已正式开源,欢迎大家关注!!!

欢迎给我们 Star 哦!

Welcome to give us a Star!

GitHub👉https://github.com/TuGraph-family/tugraph-analytics

更多精彩内容,关注我们的博客 https://geaflow.github.io/

相关文章
|
6月前
GPT-4 vs. ChatGPT:19个弱项问题(多步逻辑推理、概念间接关联)的横向对比
GPT-4在逻辑推理和概念关联上的准确率提升至100%,超越ChatGPT,其智力可能超过95%的人。在逻辑和多模态理解上有显著进步,但数数和某些逻辑推理仍是挑战。擅长处理成本计算和复杂情境,能建立概念间的间接关联,如遗忘与老龄化的联系。在数学和物理领域表现出色,但处理复杂间接关系和抽象概念时仍有局限。总体而言,GPT-4展现出超越人类智能的潜力,但仍需面对认知任务的挑战。![GPT-4进步示意](https://developer.aliyun.com/profile/oesouji3mdrog/highScore_1?spm=a2c6h.132)查看GPT-5教程,可访问我的个人主页介绍。
166 0
GPT-4 vs. ChatGPT:19个弱项问题(多步逻辑推理、概念间接关联)的横向对比
|
30天前
|
人工智能 前端开发
大模型体验体验报告:OpenAI-O1内置思维链和多个llm组合出的COT有啥区别?传统道家理论+中学生物理奥赛题测试,名不虚传还是名副其实?
一个月前,o1发布时,虽然让人提前体验,但自己并未进行测试。近期终于有机会使用,却仍忘记第一时间测试。本文通过两个测试案例展示了o1的强大能力:一是关于丹田及练气的详细解答,二是解决一道复杂的中学生物理奥赛题。o1的知识面广泛、推理迅速,令人印象深刻。未来,或许可以通过赋予o1更多能力,使其在更多领域发挥作用。如果你有好的测试题,欢迎留言,一起探索o1的潜力。
|
5月前
|
Java 程序员 C#
程序员必知:UML关联聚合组合关系
程序员必知:UML关联聚合组合关系
56 0
|
5月前
|
移动开发 vr&ar
技术好文共享:编程语言中,差、交、并、自然连接、选择、投影、笛卡尔积分别都是什么运算
技术好文共享:编程语言中,差、交、并、自然连接、选择、投影、笛卡尔积分别都是什么运算
|
5月前
软件的质量特性及其子特性快速记忆表
软件的质量特性及其子特性快速记忆表
65 0
|
6月前
|
数据可视化 数据建模
R语言用线性混合效应(多水平/层次/嵌套)模型分析声调高低与礼貌态度的关系
R语言用线性混合效应(多水平/层次/嵌套)模型分析声调高低与礼貌态度的关系
|
6月前
静态时序分析:工艺库的特征化条件和工作条件
静态时序分析:工艺库的特征化条件和工作条件
51 0
游戏行业术语解决及数据计算方式
游戏行业术语解决及数据计算方式
94 0
|
数据可视化 安全 项目管理
【投资组合管理】使用 TIME 框架优化软件组合
【投资组合管理】使用 TIME 框架优化软件组合
|
Serverless
函数计算的典型用户场景
函数计算的典型用户场景自制脑图
119 0
函数计算的典型用户场景