Spanner Graph 結構定義總覽

您可以透過 Spanner Graph，將連結的資料建模為屬性圖形，以節點和邊緣網路的形式呈現資訊。節點代表實體，邊緣則顯示實體之間的連結。節點和邊緣包含可分類節點和邊緣類型的標籤。節點和邊線也包含描述這些節點和邊線的屬性。

您可以將輸入資料表中的資料列對應至圖形節點和邊緣，藉此定義 Spanner 圖形結構定義。自訂節點和邊緣的標籤和屬性，並瞭解結構定義變更對圖表依附元件的影響。您也可以管理無結構定義資料，以取得更彈性的圖表定義。

如要進一步瞭解 Spanner Graph，請參閱 Spanner Graph 總覽。

瞭解屬性圖資料模型

屬性圖表可讓您建立連結資料的模型。以節點和邊緣網路的形式呈現資訊。節點代表資料環境中的實體，例如顧客、產品或地點。邊緣會顯示節點之間的連結，捕捉關係，例如購買、追蹤或位於。

節點和邊緣都可以包含下列資訊：

  • 標籤：分類節點和邊緣類型。如果您未明確定義節點或邊緣的標籤，Spanner Graph 會使用輸入資料表名稱做為預設標籤。舉例來說，Account 可以是標籤。

  • 屬性：用於描述節點和邊緣。舉例來說，Person 節點可能具有 name 屬性，值為 Alex，以及 id 屬性，值為 1。

圖 1 中的範例說明如何設計圖表，模擬金融活動。這個圖表包含下列類型的實體 (以節點形式呈現)：

  • 人員：代表參與金融交易的個人。
  • 帳戶：代表用於交易的銀行帳戶。

這些實體會透過不同類型的關係連結，並以以下有向邊表示：

  • 擁有：一個人擁有一或多個帳戶。
  • 轉帳：將款項從一個帳戶轉移至另一個帳戶。

每個有向邊都表示從來源節點到目的地節點的單向關係。舉例來說，Transfers 邊緣會將來源 Account 連接至目的地 Account，表示資金流向。

Spanner Graph 結構定義總覽圖。

圖 1. 包含多個節點和有向邊的圖表範例。

節點和邊緣會在屬性中包含其他資訊。

  • 「Person」節點包含下列屬性：
    • name (STRING)
    • id (INT64)
  • 轉移邊緣包含這項屬性：
    • amount (FLOAT64)

有向和無向邊

範例圖形使用有向邊緣，表示實體之間關係的特定方向。不過，有些關係 (例如社群網路中的「好友」關係) 是無向的，代表互惠連線，沒有明確的來源或端點。在這種情況下，您可以將無向邊緣建模為兩個有向邊緣，每個方向各一個邊緣。

Spanner Graph 結構定義設計

您可以使用 Spanner Graph 的 CREATE PROPERTY GRAPH 陳述式，從資料表建立圖形。建立圖表的資料表稱為輸入資料表。這種做法會使用 SQL/PGQ (屬性圖形查詢)，這是 SQL:2023 標準的一部分。

從表格定義節點

如要定義節點，請在 NODE TABLES 子句中新增節點定義。最簡單的節點定義只包含輸入資料表名稱。 Spanner Graph 會將輸入資料表中的資料列對應至圖形節點。

在下列範例中，您會使用 NODE TABLES 子句，在 FinGraph 屬性圖中定義 Account 節點。節點定義包含輸入資料表 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
  );

預設標籤和屬性

除了使用輸入資料表名稱做為預設標籤，Spanner 圖形也會將輸入資料表中的所有資料欄公開為節點屬性。

在先前的範例中，

  • 每個帳戶節點都會使用 Account 標籤。
  • 每個帳戶節點都包含來自 Account 資料表資料欄的 [id, create_time] 屬性。

元素鍵

節點定義也會定義元素鍵，用於專門識別圖表節點。

  • 根據預設，元素鍵是輸入資料表的主鍵。
  • 您可以使用 KEY 子句明確定義元素鍵。
  • 您可以使用具有唯一索引限制的資料欄做為元素鍵。

以下範例定義 Account 節點和 Person 節點。

  • 根據預設，Account 節點會使用 Account 資料表的主鍵做為元素鍵。
  • 另一方面，Person 節點會使用 KEY 子句，明確將 id 指定為元素鍵。
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
  );

將輸入表格中的資料列對應至圖形中的節點

  • 含有非空元素鍵的每個資料列，都會對應至圖形中的專屬節點，並由元素鍵識別。
  • 系統會忽略元素鍵為空值的資料列。

從資料表定義邊緣

如要定義邊緣，請將邊緣定義新增至 EDGE TABLES 子句。最簡單的邊緣定義只包含輸入資料表名稱。 Spanner Graph 會將輸入資料表的資料列對應至圖形邊緣。

來源和目的地節點參照

在下列範例中，您會建立具有下列項目的屬性圖 FinGraph：

  • Person 和 Account 節點
  • PersonOwnAccount edge
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)
  );

邊緣定義會使用 SOURCE KEY、DESTINATION KEY 和 REFERENCES 子句定義來源和目的地節點參照。下列範例使用 PersonOwnAccount 的邊緣定義來說明這個概念：

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

每個 PersonOwnAccount 邊緣都會將 Person (來源) 連接至 Account (目的地) 節點。

  • 邊緣的來源節點是 Person 節點，其中 id 與邊緣 id 相同。
  • 邊緣的目的地節點是 Account 節點，其中 id 與邊緣 account_id 相同。

此外，PersonOwnAccount 邊緣也適用下列規定：

  • 元素鍵是 PersonOwnAccount 資料表的主鍵，也就是 (id, account_id)。
  • 每個邊緣都有一組與 PersonOwnAccount 資料表資料欄相同的屬性。
  • 每個邊緣都有預設的 PersonOwnAccount 標籤。

將邊緣輸入資料表中的資料列對應至圖形中的邊緣

  • 邊緣輸入資料表中的每一列 (元素鍵不得為空值) 通常會對應至圖形中的唯一邊緣。
  • 資料列可能對應到圖表中的零個或多個邊緣。舉例來說，當來源節點參照與來源節點表格中的零或多個節點相符時，就會發生這種情況。

在單一資料表中定義節點和邊緣

如果資料表的資料欄定義與其他資料表的關係，您可以在單一資料表中定義節點及其傳入或傳出的邊。這種做法可減少資料表數量、簡化資料管理，並消除聯結至個別邊緣資料表的需求，進而提升查詢效能。

舉例來說，如果下列 Account 資料表具有複合主鍵 (owner_id, account_id)，則 owner_id 部分可以是參照 Person 資料表的外鍵。這個結構可讓 Account 資料表同時代表 Account 節點和來自 Person 節點的傳入邊緣。

  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);

您可以使用 Account 表格定義 Account 節點及其傳入的 Owns 邊緣。如下列 CREATE PROPERTY GRAPH 陳述式所示。在 EDGE TABLES 子句中，您為 Account 資料表提供別名 Owns。這是因為圖表架構中的每個元素都必須有專屬名稱。

  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
    );

自訂標籤和屬性

您可以使用 LABEL 和 PROPERTIES 子句自訂標籤和屬性。

以下範例定義了兩個節點：Person 和 Account。

  • Person 節點會使用 Customer 標籤公開 address 屬性。address 屬性是由參照輸入資料表 Person 中 city 和 country 資料欄的運算式 CONCAT(city, ", ", country), 定義。
  • 對於 Account，Account 節點會使用 Account 標籤來公開 id 和 create_time 屬性。
  • Person 和 Account 具有 Entity 標籤，且屬性為 [id, name]。
    • 對於 Person，id 和 name 屬性來自輸入資料表欄。
    • 對於 Account，name 屬性是指輸入資料表的 nick_name 欄。
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)
  );

標籤和屬性一致性

在圖表中，標籤和屬性會以名稱做為專屬 ID。您可以在多個節點或邊緣定義中使用同名的標籤和屬性。不過，名稱相同的標籤和屬性必須遵守下列規則：

  • 名稱相同的屬性會使用相同的值類型。
  • 名稱相同的標籤會公開相同的屬性清單。

在前例中，Person 和 Account 節點都定義了 Entity 標籤。兩個定義都包含相同的屬性名稱集 [id、name]，且值類型相同。

圖表和其他結構定義物件之間的依附元件

CREATE PROPERTY GRAPH 建立的圖形取決於其他結構定義物件，例如節點和邊緣定義的輸入資料表，以及屬性參照的資料表資料欄。Spanner Graph 不允許會中斷其中一個依附元件的結構定義變更。

以下陳述式會讓 FinGraph 依附於 Account 資料表，以及 id 和 create_time 資料欄。

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

在本例中，Spanner 圖表不允許下列結構定義變更：

  • 您無法捨棄 Account 資料表。如要這麼做，請移除 Account 節點定義。詳情請參閱「移除現有節點或邊緣定義」。
  • 您無法從 Account 資料表捨棄 create_time 資料欄。如要這麼做，請從 Account 節點定義中移除 create_time 屬性。詳情請參閱「更新現有節點或邊緣定義」。

不過，您可以進行下列結構定義變更：

  • 如果其他結構定義需求允許，請修改 Account 資料表和 id 與 create_time 欄結構定義。詳情請參閱「更新結構定義」。

查看結構定義視覺化圖表

執行 Spanner Graph 查詢後，您可以在 Spanner Studio 中查看結構定義的視覺化呈現。詳情請參閱「使用 Spanner Graph 視覺化功能」。

管理無結構定義資料

Spanner Graph 也支援無結構定義的資料管理，有助於您定義更彈性的圖形。詳情請參閱「在 Spanner 圖表中管理無結構定義資料」。

後續步驟