本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)庫技術領域，涉及一種為關系型數(shù)據(jù)庫擴展圖計算功能的系統(tǒng)。

背景技術：

“圖計算”是以“圖論”為基礎的對現(xiàn)實世界的一種“圖”結構的抽象表達，即將客觀事物實體抽象成“節(jié)點”，將事物之間的關系抽象成“邊”的表達方式，以及在這種數(shù)據(jù)結構上的計算模式。大數(shù)據(jù)時代，圖計算在關聯(lián)分析、聚集分析、路徑分析等應用中是必不可少的工具。

在此大背景下，“圖數(shù)據(jù)庫”或“多模式數(shù)據(jù)庫”產(chǎn)品就應運而生，用于解決“圖”的存儲、查詢和計算，如neo4j、orientdb等產(chǎn)品。而在此之前，廣泛使用的數(shù)據(jù)庫被稱作“關系型數(shù)據(jù)庫”，如mysql、postgresql等產(chǎn)品。這兩種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品在數(shù)據(jù)的組織形式上是完全不同的。關系型數(shù)據(jù)庫不具備“圖數(shù)據(jù)庫”節(jié)點和邊的邏輯，不具備圖計算的路徑查找、圖遍歷、聚類等算法。因此傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，需要重新定義成“節(jié)點”和“邊”的關系后，導入“圖數(shù)據(jù)庫”，才能實現(xiàn)“圖”算法。

現(xiàn)有的“圖數(shù)據(jù)庫”通常是獨立的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，與“關系型數(shù)據(jù)庫”是“替代”關系。數(shù)據(jù)需要導出并保存到圖數(shù)據(jù)庫里，即用戶要想使用圖數(shù)據(jù)庫就需要進行一次數(shù)據(jù)的拷貝或者遷移，增加了用戶的成本，過程也很耗費時間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種無需數(shù)據(jù)的拷貝或者遷移，就可以實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的抽象和計算功能的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)仍然保存在“關系型數(shù)據(jù)庫”中，然后采用一個額外的系統(tǒng)來擴充關系型數(shù)據(jù)庫的功能，不需要數(shù)據(jù)庫的導入導出。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種為關系型數(shù)據(jù)庫擴展圖計算功能的系統(tǒng)，包含關系型數(shù)據(jù)庫及關系型數(shù)據(jù)庫的接口，用戶可通過關系型數(shù)據(jù)庫的接口訪問關系型數(shù)據(jù)庫，還包括一個擴展系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)轉換模塊、主控模塊、圖計算引擎和圖數(shù)據(jù)操作接口，所述數(shù)據(jù)轉換模塊與關系型數(shù)據(jù)庫通信，將用戶的圖數(shù)據(jù)操作翻譯成關系型數(shù)據(jù)庫的相關操作，所述主控模塊接受圖數(shù)據(jù)操作接口關于圖數(shù)據(jù)相關的操作，將數(shù)據(jù)準備好以后傳遞給圖計算引擎，完成圖計算相關的操作，最后提交給數(shù)據(jù)轉換模塊。

進一步，上述數(shù)據(jù)轉換模塊的數(shù)據(jù)轉換包括將圖數(shù)據(jù)的“節(jié)點”和關系型數(shù)據(jù)庫的“表”對應，將圖數(shù)據(jù)的“邊”和關系型數(shù)據(jù)庫的“表”對應。

又進一步，上述與“節(jié)點”對應的表包含唯一標識字段。

與“邊”對應的表包含兩個關鍵字段。

進一步，數(shù)據(jù)轉換模塊進行數(shù)據(jù)轉換時，如果關系型數(shù)據(jù)庫中沒有“邊”能夠對應的表，則生成“邊”的數(shù)據(jù)。

上述生成“邊”的數(shù)據(jù)可以是生成新的表或新的視圖。

上述圖計算引擎接受主控模塊的數(shù)據(jù)后可以實現(xiàn)圖的遍歷、路徑查找和連通性計算。

上述圖計算引擎可以通過gpu實現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)通過本發(fā)明關系型數(shù)據(jù)庫的用戶不需要進行數(shù)據(jù)庫的導出，不需要增加一份數(shù)據(jù)，或者放棄現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫就可以支持圖計算相關功能。

(2)用戶現(xiàn)有的應用不受任何影響，仍然通過原接口訪問數(shù)據(jù)庫。

(2)本系統(tǒng)完成關系型數(shù)據(jù)庫到圖數(shù)據(jù)庫的節(jié)點和邊的抽象，定義新的圖數(shù)據(jù)訪問接口，按照圖數(shù)據(jù)的方式操作原有數(shù)據(jù)和新增的圖數(shù)據(jù)。

(3)支持靈活的圖計算引擎。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖2為關系型數(shù)據(jù)與圖數(shù)據(jù)的轉換示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明做進一步詳盡的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的系統(tǒng)包含關系型數(shù)據(jù)庫及關系型數(shù)據(jù)庫的接口，用戶可通過關系型數(shù)據(jù)庫的接口訪問關系型數(shù)據(jù)庫，還包括一個擴展系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)轉換模塊、主控模塊、圖計算引擎和圖數(shù)據(jù)操作接口，所述數(shù)據(jù)轉換模塊與關系型數(shù)據(jù)庫通信，將用戶的圖數(shù)據(jù)操作翻譯成關系型數(shù)據(jù)庫的相關操作，所述主控模塊接受圖數(shù)據(jù)操作接口關于圖數(shù)據(jù)相關的操作，將數(shù)據(jù)準備好以后傳遞給圖計算引擎，完成圖計算相關的操作，最后提交給數(shù)據(jù)轉換模塊。

用戶在使用時保持原數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不變，用戶原有的應用程序、客戶端，仍然可以使用原有的方式訪問關系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。圖數(shù)據(jù)操作接口模塊為用戶提供“圖數(shù)據(jù)”的操作接口，操作可分為幾部分：

1.對于“圖”中指定某類“節(jié)點”和“邊”的查詢、插入、修改、查詢，仍然可以使用關系數(shù)據(jù)庫的sql語句，也可以使用“圖數(shù)據(jù)”特有的模式查詢接口。

2.對于“圖數(shù)據(jù)”特有的“模式”查詢，使用特有的模式查詢接口。如某兩個節(jié)點的路徑的查詢，限定條件的關聯(lián)關系查詢等等。

數(shù)據(jù)轉換模塊。將用戶圖數(shù)據(jù)操作，翻譯成“關系數(shù)據(jù)庫”相關的操作。與關系數(shù)據(jù)庫通信，完成數(shù)據(jù)庫的插入、刪除、修改、查詢。數(shù)據(jù)轉換主要包括幾個方面：

1.“節(jié)點”和關系數(shù)據(jù)庫“表”的對應。生成節(jié)點的表，應該具備唯一標識字段。一般的，應該有幾個字段表名“節(jié)點”的屬性。比如關系型數(shù)據(jù)庫的學生信息表，將學號作為節(jié)點id，性別、年紀、班級……作為節(jié)點屬性。

2.“邊”與關系數(shù)據(jù)庫“表”的對應?！斑叀睂谋?，應該包含兩個關鍵字段，指明“邊”連接的兩個“節(jié)點”的類型和id。

3.原數(shù)據(jù)庫中沒有“邊”能夠對應的表，應該采用生成新的表、新的視圖等方式產(chǎn)生“邊”的數(shù)據(jù)。

圖2是數(shù)據(jù)轉換的示例，原數(shù)據(jù)庫中的表a、表b分別保存實體a、實體b的信息，有id字段唯一標識表項。經(jīng)過數(shù)據(jù)轉換模塊可直接抽象成“節(jié)點”類型a和b，原表中一個節(jié)點對應圖數(shù)據(jù)中的一個“節(jié)點”，無需增加新的存儲，圖數(shù)據(jù)庫操作接口，可以直接查詢到兩類節(jié)點。

同時，表ab保存某個實體a和某個實體b之間的關系。這張表如果在原數(shù)據(jù)庫中存在，則可以直接使用。如果不存在，可以通過生成視圖、生成表的方式產(chǎn)生。圖數(shù)據(jù)操作接口根據(jù)這個表，可找到實體a和實體b節(jié)點間的所有“邊”，并可根據(jù)指定的模式，進行任意的實體a、實體b、邊ab的查詢。

主控模塊接受接口模塊圖數(shù)據(jù)相關的操作；提交給數(shù)據(jù)轉換模塊，數(shù)據(jù)轉換任務；將數(shù)據(jù)準備好以后，傳遞給圖計算引擎，完成圖計算相關的操作。

圖計算引擎接受主控模塊的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)圖的遍歷、路徑查找、連通性計算等功能。圖計算引擎還可以通過gpu實現(xiàn)。

用戶使用時，原有的應用使用原有的接口，新的圖計算相關的應用使用新接口。除此之外，還具備以下特點：

(1)本系統(tǒng)是與關系型數(shù)據(jù)庫共同運行的系統(tǒng)，使關系型數(shù)據(jù)庫具備圖數(shù)據(jù)庫的功能。

(2)用戶的數(shù)據(jù)不需要導出，不需要重新組織，仍然存放在關系型數(shù)據(jù)庫中。使本系統(tǒng)來完成圖數(shù)據(jù)庫的建模后，數(shù)據(jù)仍然存放在關系型數(shù)據(jù)庫中。

(3)用戶原有的應用系統(tǒng)，使用原有的方式訪問數(shù)據(jù)庫。需要使用圖數(shù)據(jù)的方式訪問數(shù)據(jù)則通過本系統(tǒng)的圖數(shù)據(jù)訪問接口。

(4)圖計算引擎作為本系統(tǒng)圖計算的核心單元，決定系統(tǒng)圖計算的性能。本系統(tǒng)的圖計算引擎支持gpu加速，將圖數(shù)據(jù)轉換成鄰接矩陣，實現(xiàn)圖的路徑查找、聯(lián)通性計算、聚合、pagerank等算法。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種為關系型數(shù)據(jù)庫擴展圖計算功能的系統(tǒng)，包含關系型數(shù)據(jù)庫及關系型數(shù)據(jù)庫的接口，用戶可通過關系型數(shù)據(jù)庫的接口訪問關系型數(shù)據(jù)庫，還包括一個擴展系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)轉換模塊、主控模塊、圖計算引擎和圖數(shù)據(jù)操作接口，所述數(shù)據(jù)轉換模塊與關系型數(shù)據(jù)庫通信，將用戶的圖數(shù)據(jù)操作翻譯成關系型數(shù)據(jù)庫的相關操作，所述主控模塊接受圖數(shù)據(jù)操作接口關于圖數(shù)據(jù)相關的操作，將數(shù)據(jù)準備好以后傳遞給圖計算引擎，完成圖計算相關的操作，最后提交給數(shù)據(jù)轉換模塊。本發(fā)明使得關系型數(shù)據(jù)庫的用戶不需要進行數(shù)據(jù)庫的導出，不增加數(shù)據(jù)，或者放棄現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫就可以支持圖計算相關功能。用戶現(xiàn)有的應用不受任何影響，仍然通過原接口訪問數(shù)據(jù)庫。

技術研發(fā)人員：劉志遠;孫宏躍;何迎春
受保護的技術使用者：南京中孚信息技術有限公司
技術研發(fā)日：2017.05.17
技術公布日：2017.10.20