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RDF Graph for Oracle NoSQL Database EE


Agenda

• Oracle NoSQL Database Enterprise Editionの概要

• グラフ・データベースの価値

• RDF Graph for Oracle NoSQL Database Enterprise Edition

• 機能概要


• 柔軟性に優れたKey/Value型データ・モデル

• ACIDトランザクション

• 水平方向のスケーラビリティ

• 高可用性

• 柔軟性のある構成

• 管理のしやすさ

• 高性能ドライバ

• 商用レベルのソフトウェアとサポート

特長

Oracle NoSQL Database Enterprise Edition スケーラブルで可用性が高いKey/Value型データベース

アプリケーション

ストレージ・ノードデータセンターB

ストレージ・ノードデータセンターA


NoSQL DBドライバ




Java SE 6（JDK 1.6.0 u25）以上：SolarisまたはLinux


論理アーキテクチャ –アプリケーションから見た場合

シャード1

レプリカ

マスター

シャード2

レプリカ

マスター

シャードN

レプリカ

マスター



書込み

読取り


柔軟性に優れたデータ・モデル

• データ・モデル – Key/Valueペア（主要キー+補助キー・パラダイム）

• シンプルな操作 –読取り/挿入/更新/削除、読取り-変更-書込み

• トランザクションの有効範囲 –主要キー、単一のAPIコール内のレコード

• 全データの順不同スキャン（非トランザクション）

KeyとValueのペア

ユーザーID

住所サブスクリプション

電子メールID電話番号有効期限

主要キー：

補助キー：

値：

文字列

バイト配列


トランザクションの永続性と読取り一貫性

• 構成可能な永続性ポリシー

• 構成可能な一貫性ポリシー

ACIDトランザクション –構成が可能


Oracle NoSQL Databaseの特徴

商用レベルのソフトウェアとサポート

柔軟性に優れたデータ・モデル

管理のしやすさ

•汎用

•信頼性 –実績あるBerkeley DB JE HAがベース

•簡易性 –インストールおよび構成が容易

•柔軟性に優れた主要キー+補助Key/Valueデータ構造

•JSONスキーマ

•ACIDトランザクション

•構成可能な一貫性と永続性

• WebベースのコンソールとCLIコマンド

•スマート・トポロジによる管理と監視

• トポロジ• ロードとパフォーマンス• イベントとアラート

• JMXとSNMPを統合

スケーラビリティと可用性

• インテリジェントなOracle NoSQL DBドライバ

• データを均等に分散• 最速ノードに処理を割当て

• すべての処理のネットワーク・ホップ数を制限

•自動のレプリケーションとフェイルオーバー

• 1秒あたり100万回以上の処理

Oracleスタック（Oracle Database、ODI、OLH、CEP、RDF）とシームレスに統合


最新のYCSBベンチマークの結果

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1

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3

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200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1,400,000

6 (2x3) 12 (4x3) 24 (8x3) 30 (10x3)

平均待機時間（ミリ秒）

スループット（処理

/秒）

クラスタのサイズ

混合スループット

Throughput (ops/sec) Write Latency (ms) Read Latency (ms)

•125万回（処理/秒）

• 20億レコード

•データ量2TB

•読取り95%、更新5%

•短い待機時間

•優れたスケーラビリティ


• 関係に関するデータのモデル化

• 新しい関係を追加することで容易に発展させられる柔軟なスキーマ

• グラフ・パターンと走査による問合せと検出をサポート

• 近接性、中心性と同様に、到達可能性、接続性、推移性などのグラフ分析が可能

グラフ・データベース

グラフ・データベースを使用する理由

:California :USA :NorthAmerica

:partOf :partOf

:partOf owl:TransitiveProperty

rdf:type

:partOf

問合せ： SELECT ?x ?y FROM …

WHERE { ?x :partOf ?y }


• 基本構造は“トリプル”

– [主語] [述語] [目的語]

• トリプルを結合してグラフを形成

• 関係の分析/検出をグラフにより促進

• RDFをシリアライズしてXMLに変換可能

– 例：名前空間

• 事前にスキーマを指定する必要なし

– スキーマ変更なしで外部ボキャブラリに対応

• RDFデータをRDBMSデータとして完全に表現可能

– RDBMSデータもRDFとして完全に表現可能

:Tony

:Jack

foaf:knows主語

述語

目的語

RDFの概要Resource Description Framework（リソース表現のための枠組み）


RDF：主要な概念

• 根本的に異なる開世界仮説が基盤

– 未知のものは未定義である（偽ではない）と見なす（検出をサポート）

• スキーマは柔軟で、展開性があり、事前に知ることはできない

– 現実世界のさまざまな関係をデータでモデル化

• データ要素1つ1つを一意に識別（統合をサポート）

– データと関係をマシンで読取り可能

• パターン問合せ言語による検出ワークフローが可能

• 関係を表現する関連概念の標準セット（オントロジ）により問合せと検出を改善

– 暗黙の関係をルールで検索


• Oracle NoSQL Database Enterprise EditionでのRDFのサポート

• グラフ・データへの標準アクセス：SPARQL 1.1

• Jena & Joseki SPARQLエンド・ポイントWebサービス

• 卓越した水平方向のスケーラビリティ –数ペタバイトのトリプル

• World Wide Web Consortium（W3C）が策定したセマンティックWeb標準をサポート

NoSQLのRDFグラフ機能

Oracle NoSQL DBのRDFグラフ機能


• 大量の単純な問合せ

• ほとんどのグラフを対象にして集計を行う問合せ（例：ネットワーク内のユーザーの中でもっとも人気がある趣味のトップ100は何かなど）

• 頻繁に発生する大規模な更新

• Open Linked Dataアプリケーション

NoSQLのRDFグラフ機能

RDF Graph For Oracle NoSQL Database EE水平方向のスケーラビリティの場合、問合せの待機時間/コストの低減、容易なインストールと管理を実現


ORACLE NOSQL DATABASE EEでのRDFグラフの管理


RDF Graph for Oracle NoSQL Database Enterprise Edition

• W3Cの標準に準拠

•水平方向にスケーラビリティのあるグラフ操作

• Apache Jenaのオープン・ソースJava API（ロードおよび問合せ）による開発

• Apache Jena Joseki SPARQLエンド・ポイントWebサービスによる問合せ

• Apache Jenaとオープン・ソースの推論機能による推論

• Apache Jenaを使用したオープン・ソー

スおよび商用サード・パーティ製の問合せ、ビジュアル化、オントロジ・エンジニアリング用ツールの使用

• Key/Valueストアに関するRDFデータ

• ACID & BASE一貫性

• 高速な分散ロード

• SPARQL 1.1問合せ、更新、コンストラクト、名前付きグラフ

• Apache Jena Java API

• Apache Joseki SPARQLエンド・ポイント

• W3C RDFSおよびOWL

•プラグイン・アーキテクチャ

主要な機能：

ロード/ ストレージ

問合せ

推論


NoSQLグラフへのRDFデータのロード

•デフォルト・グラフおよび名前付きグラフ

•クワッド形式でトリプルと名前付きグラフを関連付け

•パラレル・ロード

•Apache Jena Insert API

•Apache Jena Load APIを使用してRDFファイルをバルク・ロード

• JSON（JavaScript Object Notation）データ交換形式

NoSQLのOracle RDFグラフ

Apache Jena API/Joseki API

Oracle NoSQL Database EE

RDFのトリプルおよびクワッドをKey/Valueペアとして格納

Javaアプリケーション

Jena Insert API/Load API

Josekiエンド・ポイント（WS）

SPARQL Update


Javaアプリケーション

NoSQL DatabaseでのRDFグラフの問合せ

SPARQL問合せ• W3C SPARQL 1.1のサポート

• 複数のグラフ問合せ

• パラレル問合せ

• SPARQL Update

• SPARQL Construct

• 問合せ実行計画によるパフォーマンスの最適化

• Linked Open Dataサービスに対応したJoseki SPARQLエンド・ポイント




Josekiエンド・ポイント（WS）

SPARQL問合せ


NoSQLグラフに対するOWL 2推論

•インメモリ推論

•推論結果の問合せ/格納が可能

•Apache Jena OntModel API

•オープン・ソースのPellet推論機能

•オープン・ソースのTrOWL推論機能





Pellet推論機能 TrOWL推論機能


XMLベースのツール

ビジュアル化、編集、分析用ツール

Apache JenaベースおよびXMLベース：

•Oracle製ツール

•サード・パーティ製ツール

•オープン・ソース・ツール

•ビジュアル化

•編集

•分析





Protégéベースおよびその他のJenaベースのツール

SPARQLゲートウェイ

Oracle Business Intelligence EE


Oracle NoSQLによるグラフ・データの管理：デモデフォルト・グラフへのトリプルの挿入

PREFIX dc:<http://purl.org/dc/elements/1.1/>INSERT DATA{ <http://example/book3> dc:title "A new book" ;

dc:creator "A.N.Other" .}


Oracle NoSQLによるグラフ・データの管理：デモ名前付きグラフの作成と名前付きグラフへのトリプルの挿入

PREFIX dc:<http://purl.org/dc/elements/1.1/>

CREATE GRAPH <http://example/bookStore>

INSERT DATA INTO <http://example/bookStore>{ <http://example/book3> dc:title "Fundamentals of Compiler Desing" }


Oracle NoSQLによるグラフ・データの管理：デモ

指定したグラフ（名前付きグラフまたはデフォルト・グラフ）へのRDFファイルのロード

PREFIX host:<http://adc2201652:8080/joseki>

LOAD host:family.rdf INTO <http://example/family>



グラフ（トリプル）データの変更

PREFIX dc:<http://purl.org/dc/elements/1.1/>

DELETE DATA FROM <http://example/bookStore>{ <http://example/book3> dc:title "Fundamentals of Compiler Desing" }

INSERT DATA INTO <http://example/bookStore>{ <http://example/book3> dc:title "Fundamentals of Compiler Design" }



指定したグラフ（名前付きグラフまたはデフォルト・グラフ）からのトリプルの削除

DELETE from <http://example/family> {?s ?p ?o} where { graph <http://example/family> {?s ?p ?o . filter regex(?o, "child").}}



名前付きグラフのクリア/削除

CLEAR GRAPH <http://example/bookStore>

DROP GRAPH <http://example/family>


まとめ

• 標準ベース：W3C RDF、SPARQL、OWL

• Key/Value型NoSQLデータベースへのRDFグラフ・データの格納と問合せ

• 以下の処理に適したSPARQLエンド・ポイントとサード・パーティ製ツール/テクノロジー– ビジュアル化、問合せ、推論、オントロジの編集（Jenaを使用）

• 水平方向のスケーラビリティ

• 大量の単純な問合せと更新に使用

RDF Graph for Oracle NoSQL Database Enterprise Edition


Q & A

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