SQL Server 2017 그래프 데이터베이스 소개

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그래프 데이터베이스는 데이터베이스 전문가에게 중요한 기술입니다. 저는 이 분야의 혁신과 신기술을 따르려고 노력하고 관계형 및 NoSQL 데이터베이스로 작업한 후 그래프 데이터베이스의 역할이 점점 더 커지고 있음을 확인했습니다. 복잡한 계층적 데이터로 작업할 때 기존 데이터베이스뿐만 아니라 NoSQL도 비효율적입니다. 종종 링크 수준의 수와 데이터베이스 크기가 증가하면 성능이 저하됩니다. 그리고 관계가 더 복잡해짐에 따라 JOIN의 수도 증가합니다.

물론 관계형 모델에는 계층 작업을 위한 솔루션(예: 재귀 CTE 사용)이 있지만 여전히 해결 방법입니다. 동시에 SQL Server 그래프 데이터베이스의 기능을 통해 여러 수준의 계층 구조를 쉽게 처리할 수 있습니다. 데이터 모델과 쿼리가 모두 단순화되어 효율성이 향상됩니다. 코드의 양을 크게 줄입니다.

그래프 데이터베이스는 복잡한 시스템을 표현하기 위한 표현 언어입니다. 이 기술은 소셜 네트워크, 사기 방지 시스템, IT 네트워크 분석, 소셜 추천, 제품 및 콘텐츠 추천과 같은 분야에서 이미 IT 업계에서 상당히 널리 사용되고 있습니다.

SQL Server의 그래프 데이터베이스 기능은 데이터가 고도로 상호 연결되어 있고 잘 정의된 관계가 있는 시나리오에 적합합니다.

그래프 데이터 모델

그래프는 정점(노드, 노드)과 에지(관계, 에지)의 집합입니다. 정점은 엔터티를 나타내고 가장자리는 속성에 정보가 포함될 수 있는 링크를 나타냅니다.

그래프 데이터베이스는 그래프 이론에 정의된 대로 개체를 그래프로 모델링합니다. 데이터 구조는 정점과 가장자리입니다. 속성은 정점과 가장자리의 속성입니다. 연결은 정점의 연결입니다.

다른 데이터 모델과 달리 그래프 데이터베이스는 엔터티 간의 관계에 우선 순위를 지정합니다. 따라서 외래 키를 사용하거나 다른 방식으로 관계를 계산할 필요가 없습니다. 꼭지점 및 가장자리 추상화만 사용하여 복잡한 데이터 모델을 생성할 수 있습니다.

오늘날의 세계에서 모델링 관계에는 점점 더 정교한 기술이 필요합니다. 관계를 모델링하기 위해 SQL Server 2017은 그래프 데이터베이스 기능을 제공합니다. 그래프의 꼭짓점과 가장자리는 NODE 및 EDGE라는 새로운 유형의 테이블로 표시됩니다. 그래프 쿼리는 MATCH()라는 새로운 T-SQL 함수를 사용합니다. 이 기능은 SQL Server 2017에 내장되어 있으므로 데이터베이스를 변환할 필요 없이 기존 데이터베이스에서 사용할 수 있습니다.

그래프 모델의 이점

오늘날 기업과 사용자는 고성능과 안정성을 기대하면서 점점 더 많은 데이터를 처리하는 애플리케이션을 요구합니다. 데이터의 그래프 표현은 복잡한 관계를 처리하기 위한 편리한 수단을 제공합니다. 이 접근 방식은 많은 문제를 해결하고 주어진 컨텍스트 내에서 결과를 얻는 데 도움이 됩니다.

앞으로 많은 애플리케이션이 그래프 데이터베이스의 이점을 누릴 것으로 보입니다.

데이터 모델링: 관계형에서 그래프 모델링으로

예

직원 계층이 있는 조직 구조의 예를 살펴보겠습니다. 직원은 관리자에게 보고하고 관리자는 선임 관리자에게 보고하는 식입니다. 특정 회사에 따라 이 계층 구조에는 여러 수준이 있을 수 있습니다. 그러나 수준의 수가 증가함에 따라 관계형 데이터베이스에서 관계를 계산하는 것이 점점 더 어려워집니다. 직원의 계층, 마케팅 또는 소셜 미디어 연결의 계층을 상상하는 것은 매우 어렵습니다. SQL 그래프가 다양한 수준의 계층 구조를 처리하는 문제를 어떻게 해결할 수 있는지 살펴보겠습니다.

이 예에서는 간단한 데이터 모델을 만들어 보겠습니다. 직원 테이블 만들기 EMP 신분증으로 엠프노 및 열 M.G.R.직원의 책임자(관리자) ID를 가리키는 A. 계층 구조에 대한 모든 정보는 이 테이블에 저장되며 열을 사용하여 쿼리할 수 있습니다. 엠프노 и M.G.R..

다음 다이어그램은 또한 더 친숙한 형식으로 XNUMX단계 중첩이 있는 동일한 조직도 모델을 보여줍니다. 직원은 테이블에서 그래프의 정점입니다. EMP. 엔터티 "직원"은 "제출"(ReportsTo) 관계에 의해 자체적으로 연결됩니다. 그래프 용어로 링크는 직원들의 노드(NODE)를 연결하는 에지(EDGE)입니다.

일반 테이블을 만들어 봅시다 EMP 위의 다이어그램에 따라 거기에 값을 추가하십시오.

CREATE TABLE EMP
(EMPNO INT NOT NULL,
ENAME VARCHAR(20),
JOB VARCHAR(10),
MGR INT,
JOINDATE DATETIME,
SALARY DECIMAL(7, 2),
COMMISIION DECIMAL(7, 2),
DNO INT)
 
INSERT INTO EMP VALUES
(7369, 'SMITH', 'CLERK', 7902, '02-MAR-1970', 8000, NULL, 2),
(7499, 'ALLEN', 'SALESMAN', 7698, '20-MAR-1971', 1600, 3000, 3),
(7521, 'WARD', 'SALESMAN', 7698, '07-FEB-1983', 1250, 5000, 3),
(7566, 'JONES', 'MANAGER', 7839, '02-JUN-1961', 2975, 50000, 2),
(7654, 'MARTIN', 'SALESMAN', 7698, '28-FEB-1971', 1250, 14000, 3),
(7698, 'BLAKE', 'MANAGER', 7839, '01-JAN-1988', 2850, 12000, 3),
(7782, 'CLARK', 'MANAGER', 7839, '09-APR-1971', 2450, 13000, 1),
(7788, 'SCOTT', 'ANALYST', 7566, '09-DEC-1982', 3000, 1200, 2),
(7839, 'KING', 'PRESIDENT', NULL, '17-JUL-1971', 5000, 1456, 1),
(7844, 'TURNER', 'SALESMAN', 7698, '08-AUG-1971', 1500, 0, 3),
(7876, 'ADAMS', 'CLERK', 7788, '12-MAR-1973', 1100, 0, 2),
(7900, 'JAMES', 'CLERK', 7698, '03-NOV-1971', 950, 0, 3),
(7902, 'FORD', 'ANALYST', 7566, '04-MAR-1961', 3000, 0, 2),
(7934, 'MILLER', 'CLERK', 7782, '21-JAN-1972', 1300, 0, 1)

아래 그림은 직원을 보여줍니다.

• 직원 엠프노 7369는 7902에 종속됩니다.
• 직원 엠프노 7902에 종속된 7566
• 직원 엠프노 7566에 종속된 7839

이제 동일한 데이터를 그래프 형태로 표현하는 방법을 살펴보겠습니다. EMPLOYEE 노드에는 여러 속성이 있으며 "제출" 관계(EmplReportsTo)를 통해 자체적으로 연결됩니다. EmplReportsTo는 관계의 이름입니다.

에지 테이블(EDGE)에도 속성이 있을 수 있습니다.

노드 테이블 EmpNode 생성

노드를 생성하는 구문은 매우 간단합니다. 테이블 만들기 마지막에 추가됨 노드로.

CREATE TABLE dbo.EmpNode(
ID Int Identity(1,1),
EMPNO NUMERIC(4) NOT NULL,
ENAME VARCHAR(10),
MGR NUMERIC(4),
DNO INT
) AS NODE;

이제 일반 테이블의 데이터를 그래프로 변환해 보겠습니다. 다음 INSERT 관계형 테이블에서 데이터를 삽입합니다. EMP.

INSERT INTO EmpNode(EMPNO,ENAME,MGR,DNO) select empno,ename,MGR,dno from emp

특수 열의 노드 테이블에서 $node_id_* 호스트 ID는 JSON으로 저장됩니다. 이 테이블의 나머지 열에는 노드의 속성이 포함됩니다.

가장자리 만들기(EDGE)

에지 테이블을 생성하는 것은 노드 테이블을 생성하는 것과 매우 유사합니다. 가장자리로.

CREATE TABLE empReportsTo(Deptno int) AS EDGE

이제 열을 사용하여 직원 간의 관계를 정의해 보겠습니다. 엠프노 и M.G.R.. 조직도는 작성 방법을 명확하게 보여줍니다. INSERT.

INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 1),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 13),20);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 2),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 6),10);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 3),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 6),10)
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 4),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 9),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 5),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 6),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 6),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 9),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 7),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 9),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 8),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 4),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 9),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 9),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 10),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 6),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 11),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 8),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 12),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 6),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 13),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 4),30);
INSERT INTO empReportsTo  VALUES ((SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE ID = 14),
   	(SELECT $node_id FROM EmpNode WHERE id = 7),30);

Edge 테이블에는 기본적으로 세 개의 열이 있습니다. 첫 번째, $edge_id — JSON 형식의 에지 식별자. 나머지 두 개($from_id и $to_id) 노드 간의 관계를 나타냅니다. 또한 가장자리에는 추가 속성이 있을 수 있습니다. 우리의 경우 이 뎁트노.

시스템 보기

시스템 보기에서 sys.tables 두 개의 새 열이 있습니다.

1. is_edge
2. is_node

SELECT t.is_edge,t.is_node,*
FROM sys.tables t
WHERE name like 'emp%'

SSMS

그래프와 관련된 개체는 Graph Tables 폴더에 있습니다. 노드 테이블 아이콘은 점으로 표시되고 에지 테이블 아이콘은 두 개의 연결된 원(약간 안경처럼 보임)으로 표시됩니다.

매치 식

표현 MATCH CQL(Cypher Query Language)에서 가져온 것입니다. 이는 그래프의 속성을 쿼리하는 효율적인 방법입니다. CQL은 식으로 시작합니다. MATCH.

구문

MATCH (<graph_search_pattern>)
 
<graph_search_pattern>::=
    {<node_alias> {
                 	{ <-( <edge_alias> )- }
               	| { -( <edge_alias> )-> }
             	<node_alias>
             	}
 	}
 	[ { AND } { ( <graph_search_pattern> ) } ]
 	[ ,...n ]
 
<node_alias> ::=
    node_table_name | node_alias
 
<edge_alias> ::=
    edge_table_name | edge_alias

예

몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

아래 쿼리는 Smith와 그의 관리자가 보고하는 직원을 표시합니다.

SELECT
E.EMPNO,E.ENAME,E.MGR,E1.EMPNO,E1.ENAME,E1.MGR
FROM
    empnode e, empnode e1, empReportsTo m
WHERE
    MATCH(e-(m)->e1)
and e.ENAME='SMITH'

다음 쿼리는 Smith의 직원 및 XNUMX단계 관리자를 찾기 위한 것입니다. 제안을 제거하는 경우 WHERE, 그러면 모든 직원이 결과로 표시됩니다.

SELECT
E.EMPNO,E.ENAME,E.MGR,E1.EMPNO,E1.ENAME,E1.MGR,E2.EMPNO,e2.ENAME,E2.MGR
FROM
    empnode e, empnode e1, empReportsTo m ,empReportsTo m1, empnode e2
WHERE
    MATCH(e-(m)->e1-(m1)->e2)
and e.ENAME='SMITH'

마지막으로 XNUMX급 직원 및 관리자에 대한 요청입니다.

SELECT
E.EMPNO,E.ENAME,E.MGR,E1.EMPNO,E1.ENAME,E1.MGR,E2.EMPNO,e2.ENAME,E2.MGR,E3.EMPNO,e3.ENAME,E3.MGR
FROM
    empnode e, empnode e1, empReportsTo m ,empReportsTo m1, empnode e2, empReportsTo M2, empnode e3
WHERE
    MATCH(e-(m)->e1-(m1)->e2-(m2)->e3)
and e.ENAME='SMITH'

이제 Smith의 상사를 얻기 위해 방향을 바꾸자.

SELECT
E.EMPNO,E.ENAME,E.MGR,E1.EMPNO,E1.ENAME,E1.MGR,E2.EMPNO,e2.ENAME,E2.MGR,E3.EMPNO,e3.ENAME,E3.MGR
FROM
    empnode e, empnode e1, empReportsTo m ,empReportsTo m1, empnode e2, empReportsTo M2, empnode e3
WHERE
    MATCH(e<-(m)-e1<-(m1)-e2<-(m2)-e3)

결론

SQL Server 2017은 다양한 비즈니스 IT 요구 사항을 충족하는 완벽한 엔터프라이즈 솔루션으로 자리 잡았습니다. SQL Graph의 첫 번째 버전은 매우 유망합니다. 일부 제한 사항에도 불구하고 그래프의 가능성을 탐색할 수 있는 충분한 기능이 이미 있습니다.

SQL 그래프 기능은 SQL 엔진에 완전히 통합됩니다. 그러나 이미 언급한 바와 같이 SQL Server 2017에는 다음과 같은 제한 사항이 있습니다.

다형성을 지원하지 않습니다.

• 단방향 링크만 지원됩니다.
• Edge는 UPDATE를 통해 $from_id 및 $to_id 열을 업데이트할 수 없습니다.
• 전이 폐쇄는 지원되지 않지만 CTE를 사용하여 얻을 수 있습니다.
• 메모리 내 OLTP 개체에 대한 지원이 제한됩니다.
• 임시 테이블(시스템 버전 임시 테이블), 임시 로컬 및 전역 테이블은 지원되지 않습니다.
• 테이블 유형 및 테이블 변수는 NODE 또는 EDGE로 선언할 수 없습니다.
• 데이터베이스 간 쿼리는 지원되지 않습니다.
• 일반 테이블을 그래프 테이블로 변환하는 직접적인 방법이나 일종의 마법사(마법사)가 없습니다.
• 그래프를 표시하는 GUI는 없지만 Power BI를 사용할 수 있습니다.

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출처 : habr.com