Cơ sở dữ liệu đồ thị kh&ocirc;ng phải l&agrave; một kh&aacute;i niệm mới mẻ. L&yacute; thuyết về đồ thị được ph&aacute;t triển mạnh mẽ từ những năm 1960 v&agrave; tiếp đ&oacute; l&agrave; những bước đầu trong qu&aacute; tr&igrave;nh x&acirc;y dựng bộ lưu trữ cấu tr&uacute;c đồ thị. &Yacute; tưởng chung l&agrave; biểu diễn biểu đồ dưới dạng cấu tr&uacute;c dữ liệu v&agrave; vận h&agrave;nh với cấu tr&uacute;c dữ liệu th&ocirc;ng qua truy vấn. Đ&oacute; ch&iacute;nh l&agrave; sự kết hợp giữa đồ thị v&agrave; cơ sở dữ liệu, cụ thể l&agrave; kết hợp điểm mạnh của cả hai.&nbsp;
Cơ sở dữ liệu đồ thị ng&agrave;y c&agrave;ng ph&aacute;t triển l&agrave; do sự mở rộng của mạng lưới x&atilde; hội v&agrave; sự cải tiến của c&ocirc;ng cụ đề xuất. Mạng x&atilde; hội sẽ kh&aacute;m ph&aacute; v&ograve;ng kết nối của mọi người để gợi &yacute; kết bạn mới, c&ograve;n c&ocirc;ng cụ đề xuất sẽ t&igrave;m hiểu sở th&iacute;ch của mỗi người v&agrave; đưa ra những đề xuất tối ưu hơn.
H&atilde;y c&ugrave;ng kh&aacute;m ph&aacute; c&aacute;ch thức hoạt động, nguy&ecirc;n tắc ch&iacute;nh v&agrave; ưu điểm của cơ sở dữ liệu đồ thị.
<h1 style="text-align: justify;">&Yacute; tưởng</h1>
Theo l&yacute; thuyết đồ thị, đồ thị bao gồm hai th&agrave;nh phần quan trọng: đỉnh v&agrave; cung. Đỉnh (n&uacute;t) biểu diễn cho c&aacute;c đối tượng, cung biểu diễn mối quan hệ giữa c&aacute;c đối tượng. V&iacute; dụ đơn giản thường thấy nhất l&agrave; đồ thị x&atilde; hội:
<img style="width: 717px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/7d79b47b-d4df-4baa-add2-b89e8f4204a4" alt="Screenshot 2022-03-23 154415" height="525" />
Mỗi n&uacute;t trong biểu đồ đại diện cho một c&aacute; thể. Mỗi c&aacute; thể gồm c&aacute;c thuộc t&iacute;nh như t&ecirc;n v&agrave; tuổi. Việc m&ocirc; tả đối tượng với c&aacute;c thuộc t&iacute;nh n&agrave;y tương tự như m&ocirc; tả mục nhập trong cơ sở dữ liệu SQL - nhưng đ&acirc;y chỉ l&agrave; điểm tương đồng duy nhất.
Yếu tố kh&aacute;c biệt của cơ sở dữ liệu đồ thị l&agrave; mối li&ecirc;n kết giữa c&aacute;c đỉnh. Giữa hai đỉnh c&oacute; thể c&oacute; nhiều hơn một cạnh nối. Trong những đồ thị phức tạp, cạnh c&oacute; thể c&oacute; thuộc t&iacute;nh ri&ecirc;ng. Chẳng hạn, trọng số cho biết mức độ của mối quan hệ giữa c&aacute;c n&uacute;t. Trong v&iacute; dụ tr&ecirc;n c&oacute; thể thấy giữa c&aacute;c đỉnh c&oacute; nhiều loại mối quan hệ. Ngo&agrave;i ra, tất cả mối quan hệ giữa c&aacute;c đỉnh với thuộc t&iacute;nh ri&ecirc;ng duy tr&igrave; một số loại tương t&aacute;c.
Trong cơ sở dữ liệu quan hệ như PostgreSQL v&agrave; MySQL, mối quan hệ giữa c&aacute;c mục nhập l&agrave; mối quan hệ một-nhiều hoặc nhiều-nhiều. Mối quan hệ n&agrave;y kh&ocirc;ng duy tr&igrave; c&aacute;c tương t&aacute;c cụ thể. Ta phải chạy nhiều truy vấn v&agrave; kết hợp kết quả th&ocirc;ng qua lệnh JOIN. Điều n&agrave;y khiến qu&aacute; tr&igrave;nh thực hiện trở n&ecirc;n phức tạp v&agrave; cần phải qua nhiều bước. Vấn đề c&oacute; thể nảy sinh khi cơ sở dữ liệu qu&aacute; lớn v&agrave; ta cần t&igrave;m phương ph&aacute;p thay thế kh&aacute;c.
Kh&ocirc;ng như cơ sở dữ liệu SQL, với cơ sở dữ liệu đồ thị ta c&oacute; thể truy vấn mục nhập c&ugrave;ng với mối quan hệ giữa c&aacute;c mục nhập. Truy vấn cuối c&ugrave;ng kh&aacute; đơn giản v&agrave; kh&ocirc;ng y&ecirc;u cầu bước kết hợp phức tạp. Ta lấy được truy vấn n&agrave;y th&ocirc;ng qua duy tr&igrave; mục nhập v&agrave; cả mối quan hệ giữa c&aacute;c mục nhập - do cơ sở dữ liệu đồ thị l&agrave; cơ sở dữ liệu kh&ocirc;ng quan hệ (NoSQL). Cơ sở dữ liệu n&agrave;y kh&aacute; hữu &iacute;ch trong c&aacute;c thao t&aacute;c với đồ thị.
<h1 style="text-align: justify;">V&iacute; dụ minh họa</h1>
Hiện nay c&oacute; rất nhiều cơ sở dữ liệu đồ thị sẵn c&oacute; như Neo4ji, ArangoDB, OrientDB v&agrave; AWS Neptune. C&aacute;c cơ sở dữ liệu c&oacute; chung nguy&ecirc;n l&yacute; hoạt động nhưng với những đặc trưng ri&ecirc;ng biệt.
Nhiều loại cơ sở dữ liệu cũng dẫn đến một số bất lợi. Hiện tại chưa c&oacute; ng&ocirc;n ngữ truy vấn ti&ecirc;u chuẩn trong cơ sở dữ liệu kh&ocirc;ng quan hệ như SQL trong cơ sở dữ liệu quan hệ. Ng&ocirc;n ngữ truy vấn phổ biến nhất l&agrave; <a href="https://neo4j.com/developer/cypher/">Cypher</a>, <a href="https://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/">SPARQL</a> v&agrave; <a href="https://tinkerpop.apache.org/gremlin.html">Gremlin</a>. C&uacute; ph&aacute;p nhập c&aacute;c ng&ocirc;n ngữ đều kh&aacute;c nhau. Tuy nhi&ecirc;n, x&eacute;t về mặt t&iacute;ch cực, những cơ sở dữ liệu đồ thị phổ biến nhất cho ph&eacute;p &aacute;p dụng đồng thời một v&agrave;i trong số c&aacute;c cơ sở dữ liệu.
Để dễ hiểu hơn, ch&uacute;ng ta sẽ chọn một ng&ocirc;n ngữ truy vấn v&agrave; t&igrave;m hiểu c&aacute;ch &aacute;p dụng. Gremlin kh&aacute;c biệt với c&aacute;c ng&ocirc;n ngữ kh&aacute;c n&ecirc;n ta sẽ kh&aacute;m ph&aacute; chi tiết hơn về ng&ocirc;n ngữ n&agrave;y.
Trong truy vấn dưới đ&acirc;y, ta đ&atilde; tạo hai mục nhập v&agrave; th&ecirc;m mối quan hệ giữa ch&uacute;ng. Hai d&ograve;ng đầu ti&ecirc;n tạo c&aacute;c đỉnh bằng lệnh <code>addV()</code>. Mỗi đỉnh được g&aacute;n với một ID tự động tăng. Tiếp đ&oacute;, ta nối cạnh giữa c&aacute;c đỉnh bằng lệnh <code>addE()</code>, tham chiếu đến ID của mỗi đỉnh.
<code>g.addV('person').property('name', 'James').property('age', 28)</code>
<code>g.addV('person').property('name', 'Paul').property('age', 32)</code>
<code>g.V('1').addE('knows').to(g.V('2'))</code>
Với lệnh <code>g.V()</code> v&agrave; <code>g.E()</code>, ta c&oacute; thể nối qua c&aacute;c đỉnh v&agrave; n&uacute;t. Ng&ocirc;n ngữ truy vấn Gremlin cung cấp nhiều h&agrave;m c&oacute; thể x&acirc;u chuỗi lẫn nhau. Bằng c&aacute;ch n&agrave;y, ta c&oacute; thể lọc t&igrave;m mối quan hệ phức tạp giữa c&aacute;c n&uacute;t.
<code>g.V().has('name', 'James').out('knows').valueMap()</code>
Trong v&iacute; dụ tr&ecirc;n, ta c&oacute; thể t&igrave;m c&aacute;c n&uacute;t c&oacute; mối quan hệ <code>knows</code><code> </code>với đỉnh <code>James</code>. Ng&ocirc;n ngữ truy vấn Gremlin c&oacute; c&uacute; ph&aacute;p dễ đọc để lập tr&igrave;nh vi&ecirc;n c&oacute; thể nghi&ecirc;n cứu v&agrave; hiểu dễ d&agrave;ng.
<h1 style="text-align: justify;">Kết luận</h1>
Ta n&ecirc;n sử dụng cơ sở dữ liệu đồ thị khi cần lưu trữ c&aacute;c dữ liệu c&oacute; nhiều mối quan hệ bởi việc truy vấn v&agrave; lọc dữ liệu sẽ đơn giản hơn nhiều. Ch&iacute;nh v&igrave; thế, khi bộ dữ liệu c&oacute; nhiều mối quan hệ cần sử dụng, h&atilde;y xem x&eacute;t việc sử dụng cơ sở dữ liệu đồ thị.
Mặc d&ugrave; vậy, cơ sở dữ liệu đồ thị vẫn chưa được sắp xếp hợp l&yacute; v&agrave; chuẩn h&oacute;a như cơ sở dữ liệu quan hệ. V&igrave; vậy, h&atilde;y d&agrave;nh ch&uacute;t thời gian để suy nghĩ v&agrave; lựa chọn c&ocirc;ng cụ cơ sở dữ liệu v&agrave; ng&ocirc;n ngữ truy vấn được hỗ trợ sao cho ph&ugrave; hợp.

Admin

Cơ sở dữ liệu đồ thị (Graph Database) là gì?

Cùng tác giả

Admin

Có liên quan