图建模设计¶

本文介绍在 Nebula Graph 项目中成功应用的一些图建模和系统设计的通用建议。

Note

本文建议是通用的，在特定领域有例外，请结合实际业务情况进行图建模。

以性能为第一目标进行建模¶

目前 Nebula Graph 没有完美的建模方法，如何建模取决于想从数据中挖掘的内容。分析数据并根据业务模型创建方便直观的数据模型，测试模型并优化，逐渐适应业务。为了更好的性能，用户可以多次更改或重新设计模型。

在测试环节中，通常会验证各种各样的查询语句，以全面评估系统能力。但在大多数生产场景下，每个集群被频繁调用的查询语句的类型并不会太多；根据 20-80 原则，针对重要的查询语句进行建模优化。

任何 Tag 可以与任何 Edge type 相关联，完全交由应用程序控制。不需要在 Nebula Graph 中预先定义，也没有命令获取哪些 Tag 与哪些 Edge type 相关联。

建立 Tag（或者 Edge type）时，需要指定对应的属性。通常称为 Schema。

改变指的是业务模型和数据模型上的改变（元信息），不是数据自身的改变。

一些图数据库产品是 schema-free 的设计，所以在数据模型上，不论是图拓扑结构还是属性，都可以非常自由。属性可以建模转变为图拓扑，反之亦然。这类系统通常对于图拓扑的访问有特别的优化。

而 Nebula Graph 2.6.2 是强 Schema 的（行存型）系统，这意味着业务数据模型中的部分是“不应该经常改变的”，例如属性 Schema 应该避免改变。类似于 MySQL 中 ALTER TABLE 是应该尽量避免的操作。

而点及邻边可以非常低成本的增删，因此可以将业务模型中“经常改变的部分”建模成点或边（关系），而不是属性 Schema。

例如，在一个业务模型中，人的属性是相对固定的，例如“年龄”，“性别”，“姓名”。而“通信好友”，“出入场所”，“交易账号”，“登录设备”等是相对容易改变的。前者适合建模为属性，后者适合建模为点或边。

Nebula Graph 基于图拓扑结构进行深度图遍历的性能较低，广度优先遍历以及获取属性的性能较好。例如，模型 a 包括姓名、年龄、眼睛颜色三种属性，建议创建一个 Tagperson，然后为它添加姓名、年龄、眼睛颜色的属性。如果创建一个包含眼睛颜色的 Tag 和一个 Edge typehas，然后创建一个边用来表示人拥有的眼睛颜色，这种建模方法会降低遍历性能。

“通过边属性获取边”的性能与“通过点属性获取点”的性能是接近的。在一些数据库中，会建议将边上的属性重新建模为中间节点的属性：例如 (src)-[edge {P1, P2}]->(dst)，edge 上有属性 P1, P2，会建议建模为 (src)-[edge1]->(i_node {P1, P2})-[edge2]->(dst)。在 Nebula Graph 2.6.2 中可以直接使用 (src)-[edge {P1, P2}]->(dst)，减少遍历深度有助于性能。

查询时，如果需要使用边的逆向查询，可以用如下语法：

(dst)<-[edge]-(src) 或者 GO FROM dst REVERSELY;

如果不关心边的方向，可以使用如下语法：

(src)-[edge]-(dst) 或者 GO FROM src BIDIRECT;

因此，通常同一条边没有必要反向再冗余插入一次。

在图建模中，请将一组类似的平级属性放入同一个 Tag，即按不同概念进行分组。

使用属性索引可以通过属性查找到 VID。但是索引会导致写性能下降 90%甚至更多，只有在根据点或边的属性定位点或边时才使用索引。

为边创建属性时请勿使用长文本：这些属性会被存储 2 份，导致写入放大问题（write amplification）。此时建议将长文本放在 HBase/ES 中，将其地址存放在 Nebula Graph 中。

在某些场景下，图需要同时带有时序信息，以描述整个图的结构随着时间变化的情况 ¹。

Nebula Graph 2.6.2 的边可以使用 Rank 字段存放时间信息 (int64)，但是点上没有字段可以存放时间信息（存放在属性会被新写入覆盖）。因此不能支持动态时序图。

https://blog.twitter.com/engineering/en_us/topics/insights/2021/temporal-graph-networks ↩

最后更新: March 7, 2023