图数据库Neo4j 了解一下

图计算 2018-06-12

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图数据库（Graph Database）是NoSQL数据库家族中特殊的存在，用于存储丰富的关系数据，Neo4j[1]是目前最流行的图数据库，支持完整的事务。在属性图中，图是由顶点（Vertex），边（Edge）和属性（Property）组成的，顶点和边都可以设置属性，顶点也称作节点，边也称作关系，每个节点和关系都可以由一个或多个属性。Neo4j创建的图是用顶点和边构建一个有向图，其查询语言cypher已经成为事实上的标准。

关于Neo4j的相关知识，在[2]中也有所介绍，neo4j数据库的安装可参照链接中的文章，这里我给大家演示一个小例子体验一下Neo4j图数据库。

一：下载和部署Neo4j

1 安装Java JDK

Neo4j是基于Java的图形数据库，运行Neo4j需要启动JVM进程，因此必须安装JAVA SE的JDK。从Oracle官方网站下载 JavaSE JDK，当前的版本是JDK8。

2 下载Neo4j安装文件

从Neo4j官网下载最新版本Neo4j3.3 社区（Community）版本 “neo4j-community-3.3.3-windows。zip”，解压到主目录，“D:\ProgramFiles\neo4j-community-3.3.3”。

Neo4j应用程序有如下主要的目录结构：

· bin目录：用于存储Neo4j的可执行程序；

· conf目录：用于控制Neo4j启动的配置文件；

· data目录：用于存储核心数据库文件；

· plugins目录：用于存储Neo4j的插件；

3 创建系统环境变量

创建主目录环境变量NEO4J_HOME，并把主目录设置为变量值。

二： Neo4j的核心配置

配置文档存储在conf目录下，Neo4j通过配置文件neo4j.conf控制服务器的工作。默认情况下，不需要进行任意配置，就可以启动服务器。

1 核心数据文件的位置

例如，核心数据文件存储的位置，默认是在data/graph.db目录中，要改变默认的存储目录，可以更新配置选项：

# The name of the database to mount

#dbms.active_database=graph.db

# Paths of directories in the installation.

#dbms.directories.data=data

2 安全验证，默认是启用的

# Whether requests to Neo4j are authenticated.

# To disable authentication, uncomment this line

#dbms.security.auth_enabled=false

3 配置JAVA 堆内存的大小

# Java Heap Size: by default the Java heap size is dynamically calculated based on available system resources.

# Uncomment these lines to set specific initial and maximum heap size.

#dbms.memory.heap.initial_size=512m

#dbms.memory.heap.max_size=512m

三：网络连接配置

1 Neo4j支持三种网络协议（Protocol）

Neo4j支持三种网络协议（Protocol），分别是Bolt，HTTP和HTTPS，默认的连接器配置有三种，为了使用这三个端口，需要在Windows防火墙中创建Inbound Rules，允许通过端口7687，7474和7473访问本机。

2 连接器的可选属性

listen_address：设置Neo4j监听的链接，由两部分组成：IP地址和端口号（Port）组成，格式是：<ip-address>:<port-number>

3 设置默认的监听地址

设置默认的网络监听的IP地址，该默认地址用于设置三个网络协议（Bolt，HTTP和HTTPs）的监听地址，即设置网络协议的属性：listen_address地址。在默认情况下，Neo4j只允许本地主机（localhost）访问，要想通过网络远程访问Neo4j数据库，需要修改监听地址为 0.0.0.0，这样设置之后，就能允许远程主机的访问。

# With default configuration Neo4j only accepts local connections.

# To accept non-local connections, uncomment this line:

dbms.connectors.default_listen_address=0.0.0.0

4 分别设置各个网络协议的监听地址和端口

HTTP链接器默认的端口号是7474，Bolt链接器默认的端口号是7687，必须在Windows 防火墙中允许远程主机访问这些端口号。

# Bolt connector

dbms.connector.bolt.enabled=true

#dbms.connector.bolt.tls_level=OPTIONAL

#dbms.connector.bolt.listen_address=0.0.0.0:7687

# HTTP Connector. There must be exactly one HTTP connector.

dbms.connector.http.enabled=true

#dbms.connector.http.listen_address=0.0.0.0:7474

# HTTPS Connector. There can be zero or one HTTPS connectors.

#dbms.connector.https.enabled=true

#dbms.connector.https.listen_address=0.0.0.0:7474

四：启动Neo4j

1 通过控制台启动Neo4j程序

点击组合键：Windows+R，输入cmd，启动DOS命令行窗口，切换到主目录，以管理员身份运行命令：

neo4j.bat console

如果看到以下消息，说明neo4j已经开始运行：

2 把Neo4j安装为服务（Windows Services）

安装和卸载服务：

bin\neo4j install-service

bin\neo4j uninstall-service

启动服务，停止服务，重启服务和查询服务的状态：

bin\neo4j start

bin\neo4j stop

bin\neo4j restart

bin\neo4j status

五：打开Neo4j集成的浏览器

1 Neo4j浏览器

Neo4j服务器具有一个集成的浏览器，在一个运行的服务器实例上访问 “http://localhost:7474/”，打开浏览器，显示启动页面

默认的host是bolt://localhost:7687，默认的用户是neo4j，其默认的密码是：neo4j，第一次成功登陆到Neo4j服务器之后，需要重置密码。

访问Graph Database需要输入身份验证，Host是Bolt协议标识的主机。

2 在Neo4j浏览器中创建节点和关系

示例，编写Cypher命令，创建两个节点和两个关系：

CREATE (n:Person { name: 'Andres', title: 'Developer' }) return n;

CREATE (n:Person { name: 'Vic', title: 'Developer' }) return n;

match(n:Person{name:"Vic"}),(m:Person{name:"Andres"}) create (n)-[r:Friend]->(m) return r;

match(n:Person{name:"Vic"}),(m:Person{name:"Andres"}) create (n)<-[r:Friend]-(m) return r;

在$ 命令行中，编写Cypher脚本代码，点击Play按钮，点击创建第一个节点，

在第一个节点创建之后，在Graph模式下，能够看到创建的图形，继续编写Cypher脚本，创建其他节点和关系

在创建完两个节点和关系之后，查看数据库中的图形：

六：Neo4j图形数据结构

Neo4j是一个高性能的,NOSQL图形数据库，它将结构化数据存储在网络上而不是表中。Neo4j也可以被看作是一个高性能的图引擎，该引擎具有成熟数据库的所有特性。程序员工作在一个面向对象的、灵活的网络结构下而不是严格、静态的表中——但是他们可以享受到具备完全的事务特性、企业级的数据库的所有好处。

Neo4j因其嵌入式、高性能、轻量级等优势，越来越受到关注。

在一个图中包含两种基本的数据类型：Nodes（节点）和 Relationships（关系）。Nodes 和 Relationships 包含key/value形式的属性。Nodes通过Relationships所定义的关系相连起来，形成关系型网络结构。

从这几个方面来说，Neo4j是一个合适的选择。Neo4j

· 自带一套易于学习的查询语言（名为Cypher）

· 不使用schema，因此可以满足你的任何形式的需求

· 与关系型数据库相比，对于高度关联的数据（图形数据）的查询快速要快上许多

· 它的实体与关系结构非常自然地切合人类的直观感受

· 支持兼容ACID的事务操作

· 提供了一个高可用性模型，以支持大规模数据量的查询，支持备份、数据局部性以及冗余

· 提供了一个可视化的查询控制台，你不会对它感到厌倦的

七：什么时候不应使用Neo4j？

作为一个图形NoSQL数据库，Neo4j提供了大量的功能，但没有什么解决方案是完美的。在以下这些用例中，Neo4j就不是非常适合的选择：

· 记录大量基于事件的数据（例如日志条目或传感器数据）

· 对大规模分布式数据进行处理，类似于Hadoop

· 二进制数据存储

· 适合于保存在关系型数据库中的结构化数据

八：Neo4j存储模型

上面的英文摘自<GraphDatabases>
(作者：IanRobinson)一书，描述了 neo4j 的存储模型。Node和Relationship 的 Property 是用一个 Key-Value 的双向列表来保存的； Node 的 Relatsionship 是用一个双向列表来保存的，通过关系，可以方便的找到关系的from-to Node. Node 节点保存第1个属性和第1个关系ID。

通过上述存储模型，从一个Node-A开始，可以方便的遍历以该Node-A为起点的图。下面给个示例，来帮助理解上面的存储模型。