Поддержка и совместимость графов Azure Cosmos DB для Gremlin с функциями TinkerPop

Область применения: Гремлин

Azure Cosmos DB поддерживает язык обхода графов Apache Tinkerpop, известный как Gremlin. Вы можете использовать язык Gremlin, чтобы создать сущности графа (вершины и ребра), изменить свойства в этих сущностях, выполнить запросы и обходы графа, а также удалить сущности.

Подсистема графов Azure Cosmos DB по большей части соответствует спецификации обхода графов Apache TinkerPop, но для Azure Cosmos DB характерные определенные отличия в реализации. В этой статье описано краткое пошаговое руководство по Gremlin и перечисление функций Gremlin, поддерживаемых API для Gremlin.

Совместимые клиентские библиотеки

В таблице ниже приведены распространенные драйверы Gremlin, которые вы можете использовать для базы данных Azure Cosmos DB.

Поддерживаемые объекты Graph

TinkerPop — это стандартная платформа, которая охватывает широкий ряд технологий графа. Таким образом, она содержит стандартную терминологию для описания функций, которые предоставляет поставщик графа. База данных Azure Cosmos DB обеспечивает временную базу данных графа с высокой степенью параллелизма и возможностью записи, которую можно разделить на секции на нескольких серверах или кластерах.

В таблице ниже перечислены функции TinkerPop, реализованные в базе данных Azure Cosmos DB:

Формат подключения Gremlin

При возвращении результатов операций Gremlin в Azure Cosmos DB используется формат JSON. Azure Cosmos DB сейчас поддерживает формат JSON. Например, в следующем фрагменте кода показано представление JSON вершины, возвращенной клиенту из Azure Cosmos DB.

  {
    "id": "a7111ba7-0ea1-43c9-b6b2-efc5e3aea4c0",
    "label": "person",
    "type": "vertex",
    "outE": {
      "knows": [
        {
          "id": "3ee53a60-c561-4c5e-9a9f-9c7924bc9aef",
          "inV": "04779300-1c8e-489d-9493-50fd1325a658"
        },
        {
          "id": "21984248-ee9e-43a8-a7f6-30642bc14609",
          "inV": "a8e3e741-2ef7-4c01-b7c8-199f8e43e3bc"
        }
      ]
    },
    "properties": {
      "firstName": [
        {
          "value": "Thomas"
        }
      ],
      "lastName": [
        {
          "value": "Andersen"
        }
      ],
      "age": [
        {
          "value": 45
        }
      ]
    }
  }

Свойства вершин, используемые в формате JSON, описаны ниже:

Каждое свойство может хранить несколько значений в массиве.

Ребро содержит приведенные ниже сведения, необходимые для перехода в другие части графа.

Шаги Gremlin

Теперь рассмотрим шаги Gremlin, поддерживаемые базой данных Azure Cosmos DB. Дополнительные сведения о Gremlin см. в руководстве по TinkerPop.

Оптимизированный для операций записи обработчик Azure Cosmos DB по умолчанию поддерживает автоматическое индексирование всех свойств вершин и ребер. Следовательно, запросы с фильтрами, запросы диапазона, сортировка или статистические функции для любого свойства обрабатываются из индекса и эффективно обслуживаются. Дополнительные сведения о выполнении индексирования в базе данных Azure Cosmos DB см. в руководстве об индексировании без использования схем.

Отличия в поведении

• Подсистема графов Azure Cosmos DB выполняет обход балансировки нагрузки в ширину, а Gremlin для TinkerPop — в глубину. Это поведение обеспечивает более высокую производительность в горизонтально масштабируемой системе, такой как Azure Cosmos DB.

Неподдерживаемые функции

• Gremlin Bytecode — это независимая от языка спецификация для обходов графа. Azure Cosmos DB Graph пока не поддерживает его. Используйте GremlinClient.SubmitAsync() и передавайте обход как текстовую строку.

• кратность набора property(set, 'xyz', 1) сегодня не поддерживается. Вместо этого используйте property(list, 'xyz', 1). Дополнительные сведения см. в разделе "Свойства вершин" в документации TinkerPop.

• Шаг match() в настоящее время недоступен. Этот шаг предоставляет возможности декларативного запроса.

• Объекты как свойства не поддерживаются для вершин и ребер. Как свойства могут использоваться только примитивные типы или массивы.

• Сортировка по свойствам массива order().by(<array property>) не поддерживается. Сортировка поддерживается только для примитивных типов.

• Непримитивные типы JSON не поддерживаются. Используйте типы string, number или true/false. Значения null не поддерживаются.

• Сериализатор GraphSONv3 настоящее время не поддерживается. Используйте классы GraphSONv2 для сериализаторов, модулей чтения и модулей записи в конфигурации подключения. Результаты, возвращаемые Azure Cosmos DB для Gremlin, не имеют того же формата, что и формат GraphSON.

• Лямбда-выражения и функции в настоящее время не поддерживаются. К ним относятся функции .map{<expression>}, .by{<expression>} и .filter{<expression>}. Дополнительные сведения о них и о том, как переписать их с помощью шагов Gremlin, см. в примечании о лямбда-выражениях.

• Транзакции не поддерживаются из-за распределенного характера системы. Настройте соответствующую модель согласованности для учетной записи Gremlin, чтобы она "считывала ваши собственные записи", и используйте оптимистическую блокировку для разрешения конфликтов операций записи.

Известные ограничения

• Использование индексов для запросов Gremlin с шагами обхода на середине .V(). В настоящее время индекс будет использоваться только при первом вызове .V() в обходе для разрешения всех фильтров или подключенных к нему предикатов. При последующих вызовах индекс не применяется, что может увеличить задержку и расходы на запрос.

При использовании индексирования по умолчанию типичный запрос Gremlin на чтение, начинающийся с шага .V(), будет использовать для оптимизации затрат на запрос и производительности его выполнения параметры в связанных с ним шагах фильтрации, например .has() или .where(). Например:

g.V().has('category', 'A')

Однако если запрос Gremlin содержит несколько шагов .V(), разрешение данных для запроса может быть неоптимальным. В качестве примера рассмотрим следующий запрос:

g.V().has('category', 'A').as('a').V().has('category', 'B').as('b').select('a', 'b')

Этот запрос возвращает две группы вершин на основе их свойства с именем category. В этом случае для разрешения вершин на основе значений их свойств индекс будет использовать только при первом вызове g.V().has('category', 'A').

В качестве обходного пути для этого запроса можно использовать шаги промежуточного обхода, такие как .map() и union(). Соответствующий пример приведен ниже.

// Query workaround using .map()
g.V().has('category', 'A').as('a').map(__.V().has('category', 'B')).as('b').select('a','b')

// Query workaround using .union()
g.V().has('category', 'A').fold().union(unfold(), __.V().has('category', 'B'))

Производительность запросов можно проверить с помощью шага Gremlin executionProfile().

Следующие шаги

• Создайте приложение графа с использованием пакетов SDK.
• Дополнительные сведения о поддержке графа в Azure Cosmos DB