Base di dati a grafo
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In informatica una base di dati a grafo, o database a grafo, è una tipologia di database che utilizza nodi e archi per rappresentare e archiviare l'informazione. La rappresentazione dei dati mediante grafi offre un'alternativa al modello relazionale che fa uso di tabelle, ai database orientati al documento (che usano documenti), o altri, come i sistemi ad archivi strutturati (structured storage) basati su colonne o su cesti non interpretati di dati.
I database a grafo sono spesso più veloci di quelli relazionali nell'associazione di insiemi di dati, e mappano in maniera più diretta le strutture di applicazioni orientate agli oggetti. Scalano più facilmente a grandi quantità di dati e non richiedono le tipiche e onerose operazioni di unione (join). Dipendono meno da un rigido schema entità-relazione e sono molto più adeguati per gestire dati mutevoli con schemi evolutivi. Al contrario, i database relazionali sono tipicamente più veloci nell'eseguire le stesse operazioni su un grande numero di dati.
Modelli di riferimento
[modifica | modifica wikitesto]Quando si parla di modelli dei dati basati su grafo è inevitabile fare riferimento alla teoria dei grafi. In origine, i modelli di riferimento per l'implementazione dei database a grafo erano due: il property graph model e il resource description framework graph (RDF). Il primo fa riferimento principalmente al progetto Tinkerpop, mentre il secondo è il modello di riferimento del Web semantico. I database a grafo che utilizzano il modello RDF sono anche noti come Triple Store, Quad Store, o RDF Store.
I due modelli non sono del tutto coincidenti, anche se solitamente il passaggio da uno all'altro è molto intuitivo. Per entrambi esistono dei linguaggi di interrogazione specifici, ma solo per RDF esiste uno standard riconosciuto in SPARQL. Successivamente ne sono stati sviluppati altri, di seguito i modelli ad oggi esistenti,
- Modello dei dati di grafo basico: grafo diretto con nodi e archi etichettati da qualche vocabolario (Es. Gram)[1]
- Modello dei dati a ipernodo: Si basa sulla generalizzazione di grafo: con ipernordi e iperarchi, permette la creazione di oggetti complessi, dipendenze funzionali e eredità strutturale multipla[1]
- Modello dei dati a ipernodo con grafi annidati: modello in cui ad un ipernodo può essere esso stesso un grafo[1]
- Modello dei dati RDF: modello raccomandato dal W3C per rappresentare metadati[1]
- Modello dei dati del grafo di Proprietà: modello di multigrafo diretto, etichettato, con attributi (proprietà) e con archi multipli tra i nodi (Neo4j, Sparksee/DEX, InfiniteGraph)[1]
Interrogazioni delle basi di dato a grafo
[modifica | modifica wikitesto]Di seguito le tipologie di interrogazioni usate nelle basi di dato a grafo[1]:
- Pattern matching query (interrogazione per il riscontro di una configurazione)
Esempio: restituire le persone in cui l'attributo nome corrisponde a “James”.
## SPARQL 1.0 and SPARQL 1.1
SELECT ?X
FROM <http://www.socialnetwork.org>
WHERE { ?X sn:firstName "James" }
## G-SPARQL
SELECT ?X
WHERE { ?X @firstName "James" }
## CYPHER
MATCH (person:Person)
WHERE person.firstName="James"
- Adjacency query (interrogazione di adiacenza)
- Reachbility query (Interrogazione di raggiungibilità)
Esempio: trovare il nome delle persone che possono essere raggiunte da “James” dalla relazione “knows” (sa, sapere).
## SPARQL 1.1
PREFIX sn: <http://www.socialnetwork.org/>
SELECT ?N
WHERE { ?X sn:type sn:Person . ?X sn:firstName "James" .
?X sn:knows* ?Y .
?Y sn:firstName ?N }
DRAFT
## G-SPARQL
SELECT ?N
WHERE { ?X @type "Person" . ?X @firstName "James" .
?X knows* ?Y .
?Y @firstName ?N }
## CYPHER
MATCH (james:Person)-[:knows*]-(reachablePerson:Person)
WHERE james.firstName="James"
RETURN DISTINCT reachablePerson
- Graph Analytical query (interrogazione analitica del grafo)
Che si declinano nei linguaggi: SPARQL, G-SPARQL e Cypher[1].
Sistemi di gestione delle basi di dato a grafo
[modifica | modifica wikitesto]I sistemi di gestione delle basi di dato a grafo (Graph Database Management System) si classificano in due categorie: Basi di dato a grafo, e framework elaboratori di grafi (graph processing framework)[1]. I primi hanno l'obiettivo di gestire in maniera persistente il dato permettendo di archiviare transazionalmente e di accedervi in maniera persistente i secondi invece forniscono processi di batch e analisis su grandi grafi spesso in un ambiente distribuito con molte macchine[1].
Base di dato a grafo
[modifica | modifica wikitesto]Di seguito basi di dato a grafo native:
- AllegroGraph [3],
- Bitsy [9],
- Cayley
- GraphBase
- Graphd
- HyperGraphDB
- IBM System G
- imGraph
- InfiniteGraph
- InfoGrid
- Neo4j
- OrientDB Archiviato il 2 febbraio 2017 in Internet Archive.
- Sparksee/DEX
- Trinity
- TurboGraph
- Amazon Neptune
- Ultipa Graph
Di seguito basi di dato a grafo non native:
- Titan che supporta: Apache Cassandra, Apache HBase e Oracle BerkeleyDB
- FlockDB è una base di dati distribuita orientata al grafo che usa MySQL come motore;
- ArangoDB
- OQGRAPH che è un motore computazionale di grafo per MySQL, MariaDB e Drizzle
- VelocityGraph: Base di dati ad oggetti che supporta i grafi
- Horton
Framework elaboratori di grafi
[modifica | modifica wikitesto]sistemi analitici a grafi non in rete:
- Pregel
- Apache Giraph
- GraphLab
- Apache Hama
- Catch de Wind
- GPS
- Mizan
- PowerGraph
- GraphX
- TurboGraph
- GraphChi
Sistemi di elaborazione di dati generici anche per grafi:
- Hadoop
- YARN
- Stratosphere
- Pegasus
Progetti di database a grafo
[modifica | modifica wikitesto]Di seguito un elenco di vari progetti su basi di dati a grafo molto conosciuti:
- AllegroGraph
- ArangoDB
- DEX - un database a grafo ad alte prestazioni
- HyperGraphDB - un database a grafo open source (LPGL) che supporta ipergrafi generalizzati dove gli archi possono puntare ad altri archi
- HyperGraphDB
- IBM System G Native Store
- InfoGrid - una base di dati a grafo open source (AGPLv3) con interfaccia web
- JanusGraph Archiviato l'11 gennaio 2022 in Internet Archive. - un database grafico scalabile e open source (Apache 2)
- Neo4j - un database a grafo commerciale e open source (AGPLv3)[2]
- OhmDB
- Ontotext GraphDB
- OpenLink Virtuoso
- Oracle Spatial and Graph
- OrientDB Archiviato il 2 febbraio 2017 in Internet Archive. - database orientato al documento, ma con una gestione ottimizzata delle relazioni fra documenti come avviene in un database a grafo. Il linguaggio di query SQL like contiene estensioni per la gestione di alberi e grafi. Open source con licenza commercial friendly (Apache License)
- Teradata Aster
- VertexDB
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b c d e f g h i An introduction to Graph Data Management di Renzo Angles e Claudio Gutierrez
- ^ Neo Technology | Neo4j: The World's Leading Graph Database - Neo4j Product Overview Archiviato il 26 marzo 2010 in Internet Archive.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]- Resource Description Framework - Formato di descrizione delle risorse, alla base del Web semantico, basato su un modello dei dati a grafo
- Grafo
Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- Gremlin - Un linguaggio di programmazione open source a grafo che lavora su vari database a grafo
- (EN) Guida sui Database a grafo, su infogrid.org. URL consultato il 29 maggio 2010 (archiviato dall'url originale il 15 maggio 2010).