Visão geral do esquema do Spanner Graph

O Spanner Graph permite modelar dados conectados como um gráfico de propriedades que representa informações como uma rede de nós e arestas. Os nós simbolizam entidades, e as arestas mostram conexões entre elas. Os nós e as arestas incluem rótulos que classificam os tipos de nós e arestas. Os nós e as arestas também incluem propriedades que os descrevem.

Este documento descreve como definir um esquema do Spanner Graph mapeando linhas de tabelas para nós e arestas de gráficos. Você também aprende a personalizar rótulos e propriedades de nós e arestas e a trabalhar com dependências de objetos de gráficos e esquemas.

Se você quiser definições de gráficos mais flexíveis, consulte Gerenciar dados sem esquema. Se você quiser aprender a usar visualizações SQL em vez de tabelas para definir nós e arestas, consulte Visão geral dos gráficos criados com visualizações SQL. Para saber mais sobre o Spanner Graph, consulte a visão geral do Spanner Graph.

Entender o modelo de dados do gráfico de propriedades

Um gráfico de propriedades permite modelar dados conectados. Ele representa informações como uma rede de nós e arestas. Os nós simbolizam entidades no cenário de dados, como clientes, produtos ou locais. As arestas mostram as conexões entre esses nós, capturando relações como "adquirido", "segue" ou "localizado em".

Tanto os nós quanto as arestas podem incluir as seguintes informações:

  • Rótulos: classificam nós e tipos de arestas. Se você não definir explicitamente um rótulo para um nó ou uma aresta, o Spanner Graph usará o nome da tabela de entrada como o rótulo padrão. Por exemplo, Account pode ser um rótulo.

  • Propriedades: usadas para descrever nós e arestas. Por exemplo, um nó Person pode ter uma propriedade name com o valor Alex e uma propriedade id com o valor 1.

O exemplo na Figura 1 mostra como você pode criar um gráfico para modelar atividades financeiras. Esse gráfico inclui os seguintes tipos de entidades modeladas como nós:

  • Person:representa um indivíduo envolvido em transações financeiras.
  • Account:representa uma conta bancária usada para transações.

Essas entidades estão conectadas por diferentes tipos de relações, que são representadas pelas seguintes arestas direcionadas:

  • Owns:uma pessoa tem uma ou mais contas.
  • Transfers:o dinheiro se move de uma conta para outra.

Cada aresta direcionada indica uma relação unidirecional que flui de um nó de origem para um nó de destino. Por exemplo, uma aresta Transfers conecta uma Account de origem a uma Account de destino, indicando o fluxo de dinheiro.

Diagrama de visão geral do esquema do Spanner Graph.

Figura 1. Exemplo de gráfico com vários nós e arestas direcionadas.

Os nós e as arestas incluem informações adicionais nas propriedades.

  • Os nós Person incluem estas propriedades:
    • name (STRING)
    • id (INT64)
  • As arestas Transfers incluem esta propriedade:
    • amount (FLOAT64)

Arestas direcionadas e não direcionadas

O gráfico de exemplo usa arestas direcionadas que indicam uma direção específica na relação entre entidades. No entanto, algumas relações, como a relação amigo em uma rede social, não são direcionadas e representam uma conexão recíproca sem uma origem ou endpoint distintos. Nesse caso, é possível modelar arestas não direcionadas como duas arestas direcionadas, uma em cada direção.

Design de esquema do Spanner Graph

No Spanner Graph, você usa a instrução CREATE PROPERTY GRAPH para criar um gráfico de tabelas ou visualizações SQL. As tabelas usadas para criar gráficos são chamadas de tabelas de entrada. Este documento mostra como usar tabelas para criar um gráfico. Para informações sobre como usar visualizações SQL, consulte Criar um Spanner Graph de uma visualização SQL.

Definir um nó de uma tabela

Para definir um nó, adicione uma definição de nó na cláusula NODE TABLES. A forma mais simples de uma definição de nó contém o nome de uma tabela de entrada que tem referências de nó de origem e destino definidas. O Spanner Graph mapeia linhas da tabela de entrada para nós de gráficos.

No exemplo a seguir, você usa a cláusula NODE TABLES para definir o nó Account no gráfico de propriedades FinGraph. A definição do nó contém a tabela de entrada Account.

-- First, create an Account table.
CREATE TABLE Account (
  id           INT64 NOT NULL,
  create_time  TIMESTAMP,
) PRIMARY KEY (id);

-- Next, use the Account table as input table of Account node definition.
CREATE PROPERTY GRAPH FinGraph
  NODE TABLES (
    Account
  );

Rótulos e propriedades padrão

Além de usar o nome da tabela de entrada como o rótulo padrão, o Spanner Graph expõe todas as colunas da tabela de entrada como propriedades de nó.

No exemplo anterior,

  • Cada nó de conta usa o rótulo Account.
  • Cada nó de conta inclui propriedades [id, create_time] das colunas da tabela Account.

Chave do elemento

Uma definição de nó também define a chave do elemento que identifica exclusivamente um nó de gráfico.

  • Por padrão, a chave do elemento é a chave primária da tabela de entrada.
  • É possível usar a cláusula KEY para definir explicitamente as chaves de elementos.
  • É possível usar colunas com uma restrição de índice exclusivo como chaves de elementos.

O exemplo a seguir define o nó Account e o nó Person.

  • O nó Account usa a chave primária da tabela Account como chave de elemento por padrão.
  • O nó Person, por outro lado, especifica explicitamente o id como a chave do elemento com a cláusula KEY.
CREATE TABLE Person (
  id           INT64 NOT NULL,
  name         STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (id);

CREATE TABLE Account (
  id           INT64 NOT NULL,
  create_time  TIMESTAMP,
) PRIMARY KEY (id);

CREATE PROPERTY GRAPH FinGraph
  NODE TABLES (
    Person KEY (id),
    Account
  );

Mapear uma linha na tabela de entrada para um nó no gráfico

  • Cada linha com uma chave de elemento não nula é mapeada para um nó exclusivo no gráfico, identificado pela chave do elemento.
  • As linhas com uma chave de elemento nula são ignoradas.

Definir uma aresta de uma tabela

Para definir uma aresta, adicione uma definição de aresta na cláusula EDGE TABLES. A forma mais simples de definição de aresta contém apenas um nome de tabela de entrada. O Spanner Graph mapeia linhas da tabela de entrada para arestas de gráficos.

Referências de nó de origem e destino

No exemplo a seguir, você cria um gráfico de propriedades FinGraph com o seguinte:

  • Nós Person e Account
  • Aresta PersonOwnAccount
CREATE TABLE Person (
  id            INT64 NOT NULL,
  name          STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (id);

CREATE TABLE Account (
  id            INT64 NOT NULL,
  create_time   TIMESTAMP,
) PRIMARY KEY (id);

CREATE TABLE PersonOwnAccount (
  id            INT64 NOT NULL,
  account_id    INT64 NOT NULL,
  create_time   TIMESTAMP,
  FOREIGN KEY (account_id) REFERENCES Account (id)
) PRIMARY KEY (id, account_id),
  INTERLEAVE IN PARENT Person;

CREATE PROPERTY GRAPH FinGraph
  NODE TABLES (
    Person,
    Account
  )
  EDGE TABLES (
    PersonOwnAccount
      SOURCE KEY (id) REFERENCES Person (id)
      DESTINATION KEY (account_id) REFERENCES Account (id)
  );

Uma definição de aresta define a referência do nó de origem e destino usando as cláusulas SOURCE KEY, DESTINATION KEY e REFERENCES. O exemplo a seguir usa a definição de aresta de PersonOwnAccount para ilustrar esse conceito:

EDGE TABLES (
  PersonOwnAccount
    SOURCE KEY (id) REFERENCES Person (id)
    DESTINATION KEY (account_id) REFERENCES Account (id)
)

Cada aresta PersonOwnAccount conecta um Person (origem) a um nó Account (destino).

  • O nó de origem de uma aresta é um nó Person em que o id é o mesmo que a aresta id.
  • O nó de destino de uma aresta é um nó Account em que o id é o mesmo que a aresta account_id.

Além disso, o seguinte é verdadeiro para a aresta PersonOwnAccount:

  • A chave do elemento é a chave primária da tabela PersonOwnAccount, ou seja, (id, account_id).
  • Cada aresta tem o mesmo conjunto de propriedades que as colunas da tabela PersonOwnAccount.
  • Cada aresta tem o rótulo PersonOwnAccount padrão.

Mapear uma linha em uma tabela de entrada de aresta para arestas no gráfico

  • Cada linha na tabela de entrada de aresta, em que a chave do elemento não é nula, geralmente é mapeada para uma aresta exclusiva no gráfico.
  • Uma linha pode corresponder a zero ou mais de uma aresta no gráfico. Por exemplo, isso ocorre quando a referência do nó de origem corresponde a zero ou mais nós na tabela de nós de origem.

Definir nós e arestas em uma única tabela

É possível definir um nó e as arestas de entrada ou saída em uma única tabela se as colunas da tabela definirem uma relação com outra tabela. Essa abordagem reduz o número de tabelas, simplifica o gerenciamento de dados e pode melhorar o desempenho da consulta, eliminando a necessidade de uma junção a uma tabela de arestas separada.

Por exemplo, se a tabela Account a seguir tiver uma chave primária composta (owner_id, account_id), a parte owner_id poderá ser uma chave externa que faz referência a uma tabela Person. Essa estrutura permite que a tabela Account represente o nó Account e a aresta de entrada do nó Person.

  CREATE TABLE Person (
    id INT64 NOT NULL,
  ) PRIMARY KEY (id);

  -- Assume each account has exactly one owner.
  CREATE TABLE Account (
    owner_id INT64 NOT NULL,
    account_id INT64 NOT NULL,
    FOREIGN KEY (owner_id) REFERENCES Person(id)
  ) PRIMARY KEY (owner_id, account_id);

É possível usar a tabela Account para definir o nó Account e a aresta Owns de entrada. Isso é mostrado na instrução CREATE PROPERTY GRAPH a seguir. Na cláusula EDGE TABLES, você atribui o alias Owns à tabela Account. Isso ocorre porque cada elemento no esquema de gráfico precisa ter um nome exclusivo.

  CREATE PROPERTY GRAPH FinGraph
    NODE TABLES (
      Person,
      Account
    )
    EDGE TABLES (
      Account AS Owns
        SOURCE KEY (owner_id) REFERENCES Person
        DESTINATION KEY (owner_id, account_id) REFERENCES Account
    );

Personalizar rótulos e propriedades

É possível usar as LABEL e PROPERTIES para personalizar rótulos e propriedades.

O exemplo a seguir define dois nós: Person e Account.

  • Os nós Person usam o rótulo Customer para expor a propriedade address. A propriedade address é definida pela expressão CONCAT(city, ", ", country), que se refere à coluna city e country da tabela de entrada Person.
  • Para Account, o nó Account usa o rótulo Account para expor as propriedades id e create_time.
  • Person e Account têm o rótulo Entity com propriedades [id, name].
    • Para Person, as propriedades id e name vêm das colunas da tabela de entrada.
    • Para Account, a propriedade name se refere à coluna nick_name da tabela de entrada.
CREATE TABLE Person (
  id               INT64 NOT NULL,
  name             STRING(MAX),
  birthday         TIMESTAMP,
  country          STRING(MAX),
  city             STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (id);

CREATE TABLE Account (
  id               INT64 NOT NULL,
  create_time      TIMESTAMP,
  is_blocked       BOOL,
  nick_name        STRING(MAX),
) PRIMARY KEY (id);

CREATE PROPERTY GRAPH FinGraph
  NODE TABLES (
    Person KEY (id)
      LABEL Customer
        PROPERTIES (CONCAT(city, ", ", country) AS address)
      LABEL Entity PROPERTIES (id, name),
    Account KEY (id)
      LABEL Account PROPERTIES (id, create_time)
      LABEL Entity PROPERTIES (id, nick_name AS name)
  );

Consistência de rótulos e propriedades

Em um gráfico, os rótulos e as propriedades são identificados exclusivamente pelos nomes. É possível usar rótulos e propriedades com o mesmo nome em várias definições de nós ou arestas. No entanto, rótulos e propriedades com o mesmo nome precisam seguir estas regras:

  • Propriedades com o mesmo nome usam o mesmo tipo de valor.
  • Rótulos com o mesmo nome expõem a mesma lista de propriedades.

No exemplo anterior, o rótulo Entity é definido nos nós Person e Account. Ambas as definições incluem o mesmo conjunto de nomes de propriedades [id, name] com tipos de valores idênticos.

Dependências entre gráficos e outros objetos de esquema

O gráfico criado por CREATE PROPERTY GRAPH depende de outros objetos de esquema, como as tabelas de entrada das definições de nós e arestas e as colunas de tabela referenciadas pelas propriedades. O Spanner Graph não permite uma mudança de esquema que quebre uma dessas dependências.

A instrução a seguir torna FinGraph dependente da tabela Account e das colunas id e create_time.

CREATE OR REPLACE PROPERTY GRAPH FinGraph
  NODE TABLES (
    Account PROPERTIES (id, create_time)
  );

Neste exemplo, o Spanner Graph não permite as seguintes mudanças de esquema:

No entanto, é possível fazer as seguintes mudanças de esquema:

  • Modifique o esquema da tabela Account e das colunas id e create_time se outros requisitos de esquema permitirem. Para mais informações, consulte Fazer atualizações de esquema.

Conferir uma visualização de esquema

É possível conferir uma visualização de esquema no Spanner Studio depois de executar uma consulta do Spanner Graph. Para mais informações, consulte Usar visualizações do Spanner Graph.

Gerenciar dados sem esquema

O Spanner Graph também oferece suporte ao gerenciamento de dados sem esquema, o que é útil quando você precisa de uma definição de gráfico mais flexível. Para mais informações, consulte Gerenciar dados sem esquema no Spanner Graph.

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