Neo4j の「データ操作プログラミング」から「ビジュアライズ」まで

INTELLIGENCE, Ltd
©2012 INTELLIGENCE, Ltd. All Rights Reserved.
INTELLIGENCE, Ltd
©2012 INTELLIGENCE, Ltd. All Rights Reserved.
Neo4jの
「データ操作プログラミング」から
「ビジュアライズ」まで
2016.01.25
清田馨一郎

自己紹介
【名前】
清田馨一郎 (@seikei1874)
【所属】
キャリアDiv.
マーケティング企画統括部
データアナリティクス部
マーケティングテクノロジーグループ
【経歴】
2002年受託メインの会社に入社
PGから叩き上げでPMまで経験
大手企業の基幹システムからソーシャルゲーム開発まで幅広く経験
2014年4月からインテリジェンスへJOIN
部門内のKPI集計、見える化を進めるシステムの開発、運用を担当
石抱き

これから話す内容は、個人の見解であり、
所属する組織、団体の見解ではありません。
「At your own risk」でお願いします。
3 | 25-Jan-16 |

Neo4jの利用
サイト流入、回遊状況の集計
 一時的にNeo4jに格納し、集計を簡単にしている
サイト回遊状況の可視化
 まだ、実験段階
なぜ、Neo4jを利用したのか？
 遷移数が「不定」なので、RDBでは難易度が高いと思った
4 | 25-Jan-16 |

Rest API /
組み込み(Embedded) API
5 | 25-Jan-16 |

アーキテクチャ図
6 | 25-Jan-16 |
組み込みAPI REST API
JAVA
(もしくは、Scala、Groovy
などJAVA APIが利用できる
言語)
Neo4jサーバー
アプリケーション
プログラミング言語
REST API
クライアント
データファイル
Neo4j

REST APIと組み込みAPI
REST API
 Neo4jサーバを起動すれば、即利用可能
 REST APIなので、クライアンの言語、FWは問わない
 他サーバから呼べる
 HTTP通信、REST解析が行わるので、若干遅い
 基本は、こちらを利用する
組み込みAPI（EmbeddedAPI）
 JAVA API（JVMで動く言語から利用可）
 同じサーバからのみ
 Neo4jをデータストアとして利用し、大量、高速に処理したい
 ServerAPIを作成したい
7 | 25-Jan-16 |

集計できるまで
データ量
 1日分 120万件くらい（計測したい部分のみ）
 Mac Book Proで開発
最初
 Cypherで、CSVインポート
 丸一日でも終わらない
 1ページを1ノードとして作成したので、特定のノード間で、数万エッジと偏りが生じる
 終端ノードを取得する検索で、偏っていたエッジを全探索していた
ReTry（2回目）
 1PVを1ノードに変更
 13時間くらい
 終端ノードの検索が遅い
8 | 25-Jan-16 |

集計できるまで
 組み込みAPIを利用
 5時間くらい
 やはり、終端ノードを検索するクエリが遅い
 投入データの前処理で、ユーザ毎に時系列で並べ替える
 終端ノードの検索はしないで、追加した終端ノードを保持するように変更
 30分くらい
 更に並列処理化して、4,5分程度に収める
 最大で2億ノードくらいある状態でも実行したが処理速度は、それほど変わらなかった
9 | 25-Jan-16 |

Neo4j REST API
OGM(Object Graph Mapper)
 SDN4(Spring Data Neo4j)
http://projects.spring.io/spring-data-neo4j/
JavaのアプリケーションFWでは、一般的なSpringFrameworkのコンポーネント
OGMベース。GraphAwareの社員がフルコミットで開発している。
この社員はOGMのコミッターなので、Javaでの開発であれば、SDN4を選択すべき
GraphAware
 Neo4jに関することを主力とした英国のベンチャー
 Neo4j関連のOSSを多数公開している
http://graphaware.com/products/
 GraphAware Framework
https://github.com/graphaware/neo4j-framework/
10 | 25-Jan-16 |

Neo4j JDBC
 https://github.com/neo4j-contrib/neo4j-jdbc
JDBCドライバ経由で、REST APIと通信できる
アプリケーションでの利用は現実的で無く、
DBのビジュアルツールのドライバとして使用すべき
DataNucleus
 様々なDBのORMライブラリ群らしい
Py2Neo、neo4jPHPなど、様々な言語のFWがある
詳しくは、Neo4jデベロッパーサイト
 http://neo4j.com/developer/language-guides/
11 | 25-Jan-16 |

OGMのサンプルソース
12 | 25-Jan-16 |

OGM サンプル
src
└ main
├── java
│ └── jp
│ └── co
│ └── inte
│ ├── Neo4JOGMSample.java
│ ├── Neo4jSessionFactory.java
│ ├── domain
│ │ ├── nodes
│ │ │ ├── Movie.java
│ │ │ └── Person.java
│ │ └── relationships
│ │ ├── Acted.java
│ │ └── Directed.java
│ └── service
│ ├── GenericService.java
│ ├── PersonService.java
│ ├── Service.java
│ └── impl
│ └── PersonServiceImpl.java
└── resources
13 | 25-Jan-16 |

Neo4jOGMSample.java
14 | 25-Jan-16 |
/**
* 1956年生まれの俳優/女優の名前と、出演した映画のタイトルを出演します。
*/
public class Neo4JOGMSample {
public static void main(String... args) {
PersonService service = new PersonServiceImpl();
Iterable p = service.findByBorn(1956);
p.forEach(person -> {
System.out.print(person.getName());
// Personノードから「ACTED_IN」でリレーションシップされているMovieノードを取得
List acteds = person.getActed();
acteds.forEach( acted -> {
System.out.print(" : " + acted.getMovie().getTitle());
});
System.out.println();
});
}
}

Neo4jSessionFactory.java
15 | 25-Jan-16 |
import org.neo4j.ogm.session.Session;
import org.neo4j.ogm.session.SessionFactory;
public class Neo4jSessionFactory {
// Entityクラスがあるパッケージ名を渡す
private final static SessionFactory sessionFactory =
new SessionFactory("jp.co.inte.domain.nodes", "jp.co.inte.domain.relationships");
private static Neo4jSessionFactory factory = new Neo4jSessionFactory();
public static Neo4jSessionFactory getInstance() {
return factory;
}
private Neo4jSessionFactory() {
}
public Session getNeo4jSession() {
return sessionFactory.openSession("http://localhost:7474", "neo4j", "neo");
}
}

GenericService.java
16 | 25-Jan-16 |
public abstract class GenericService<T> implements Service<T> {
private static final int DEPTH_LIST = 0;
private static final int DEPTH_ENTITY = 2;
private Session session = Neo4jSessionFactory.getInstance().getNeo4jSession();
@Override
public Iterable<T> findAll() {
return session.loadAll(getEntityType(), DEPTH_LIST);
}
@Override
public T find(Long id) {
return session.load(getEntityType(), id, DEPTH_ENTITY);
}
public abstract Class<T> getEntityType();
}

PersonServiceImpl.java
17 | 25-Jan-16 |
public class PersonServiceImpl extends GenericService<Person> implements PersonService {
@Override
public Iterable<Person> findByBorn(int born) {
/**
* リレーションシップも返さないとNodeEntityクラスのRelationshipに値が入らないので注意
*/
String query = "MATCH (p:Person)-[a:ACTED_IN|DIRECTED]->() where p.born = {born} return p,a";
Session session = Neo4jSessionFactory.getInstance().getNeo4jSession();
Map<String, Integer> params = new HashMap<>();
params.put("born", born);
return session.query(getEntityType(), query, params);
}
@Override
public Class<Person> getEntityType() {
return Person.class;
}
}

ノードのドメイン
18 | 25-Jan-16 |
/*
* アノテーションでLABEL、ノードのプロパティ、リレーションシップタイプなどを指定します。
*/
@NodeEntity(label = "Movie")
public class Movie {
@GraphId
private Long id;
@Property(name = "title")
private String title;
@Property(name = "tagline")
private String tagline;
@Property(name = "released")
private Integer released;
@Relationship(type = "ACTED_IN", direction = "INCOMING")
private Person person;
/**
Getter、Setterは省略
**/
}

リレーションシップのドメイン
19 | 25-Jan-16 |
/*
* リレーションシップのエンティティでは、開始、終了ノードもアノテーションで指定できます。
*/
@RelationshipEntity(type = "ACTED_IN")
public class Acted {
@GraphId
private Long id;
@Property(name = "roles")
private List<String> roles;
@StartNode private Person person;
@EndNode private Movie movie;
/**
略
*/
}

Embedded API
サンプルソース
20 | 25-Jan-16 |

Embedded API
21 | 25-Jan-16 |
/**
* Neo4J起動
*/
GraphDatabaseService graphDatabaseService = new GraphDatabaseFactory()
.newEmbeddedDatabaseBuilder(Paths.get("").toFile())
.newGraphDatabase();
/**
* 実行中にNeo4j Shellで接続可能
*/
GraphDatabaseService graphDatabaseService = new GraphDatabaseFactory()
.newEmbeddedDatabaseBuilder(Paths.get("").toFile())
.setConfig(ShellSettings.remote_shell_enabled, "true")
.setConfig(ShellSettings.remote_shell_port, "5555")
.setConfig(ShellSettings.remote_shell_read_only, "true")
.newGraphDatabase();
// 終了
graphDatabaseService.shutdown();

22 | 25-Jan-16 |
/*
* Ctrl-Cなどの停止が発生した場合の処理
* Neo4Jへの接続を停止する。
*/
private static void registerShutdownHook(final GraphDatabaseService graphDatabaseService) {
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
@Override
public void run() {
graphDatabaseService.shutdown();
}
});
}
// 起動したNeo4jのインスタンスを渡す
registerShutdownHook(graphDatabaseService);

23 | 25-Jan-16 |
try (Transaction transaction = graphDatabaseService.beginTx()) {
// ノードの作成
Node startNode = graphDatabaseService.createNode(DynamicLabel.label("LABEL"));
Node endNode = graphDatabaseService.createNode(DynamicLabel.label("LABEL"));
// リレーションシップの作成
Relationship rel = startNode.createRelationshipTo(endNode, DynamicRelationshipType.withName("TYPE"));
// successs設定しないとプロパティを更新できない
transaction.success();
// プロパティの設定
startNode.setProperty("property", "value");
rel.setProperty("property", "value");
transaction.success();
}

24 | 25-Jan-16 |
for (Path path : traversal.traverse(node)) {
pages.add((String) path.endNode().getProperty("url"));
}
// トラバーサル
TraversalDescription traversal = graphDatabaseService.traversalDescription()
.relationships(DynamicRelationshipType.withName("TYPE"), Direction.OUTGOING)
.evaluator(path -> {
Node node = path.endNode();
// 特定のラベルを持っていなければ含まない
if (!node.hasLabel(DynamicLabel.label("LABEL"))) {
return Evaluation.EXCLUDE_AND_CONTINUE;
}
// 目的のプロパティを持っていたら、以降は枝切り
String url = (String) node.getProperty("url");
if (url.matches(".*HOGE.*")) {
return Evaluation.INCLUDE_AND_PRUNE;
}
return Evaluation.INCLUDE_AND_CONTINUE;
});

REST API
 Neo４Jサーバを起動すれば、即利用可能
 REST APIなので、クライアンの言語、FWは問わない
 他サーバから呼べる
 HTTP通信、REST解析が行わるので、若干遅い
 基本は、こちらを利用する
組み込みAPI（EmbeddedAPI）
 JAVA API（JVMで動く言語から利用可）
 同じサーバからのみ
 Neo4jをデータストアとして利用し、大量、高速に処理したい
 ServerAPIを作成したい
25 | 25-Jan-16 |

26 | 25-Jan-16 |
Server Plugin/
Unmanaged Extension

最初にまとめ
標準のREST APIとCypherの組み合わせで十分なことが多いが
パフォーマンスや、トラーバサルを細かく定義したい場合がある
Embedded APIを利用すればパフォーマンスの問題は解決できるが
Serverモードとの併用ができない
REST API経由でEmbedded APIが利用できるServer APIを自作する
Server APIは、「Server Plugin」「Unmanaged Extension」
「Unmanaged Extension」は、Neo4jの管轄外となる
 どのような影響があるが把握していないが、オフィシャルでは利用を推奨していない
「Unmanaged Extension」では、JSON以外で返せる
27 | 25-Jan-16 |

アーキテクチャ図
28 | 25-Jan-16 |
Neo4j サーバ
REST
クライア
ント
REST サーバ
(JAX-RS)
Neo4jのREST API
Unmanaged
Extension
Server Plugin
Embedded API データ
ファイル
HTTP
HTTP

Server Pluginの作成
Java。「org.neo4j.server.plugins.ServerPlugin」を継承する
継承先から渡される「GraphDatabaseService」を利用して処理する
ServerPluginから返せる値
 Node型
 Relationship型
 Path型
 Java プリミティブ型
 String型
 org.neo4j.server.rest.repr.Representation
ServiceLoaderなので、META-INF/services配下に
「org.neo4j.server.plugins.ServerPlugin」ファイルを作成し、
そのファイルにpluginにしたいクラスを記述する
$ cat src/main/resources/META-INF/services/org.neo4j.server.plugins.ServerPlugin
jp.co.inte.Sample
jarを作成して、${NEO4J_HOME}/pluginに配置する
29 | 25-Jan-16 |

30 | 25-Jan-16 |
import org.neo4j.graphdb.GraphDatabaseService;
import org.neo4j.graphdb.Result;
import org.neo4j.graphdb.Transaction;
import org.neo4j.server.plugins.Name;
import org.neo4j.server.plugins.PluginTarget;
import org.neo4j.server.plugins.ServerPlugin;
import org.neo4j.server.plugins.Source;
public class Sample extends ServerPlugin {
@Name("plugin_sample")
@PluginTarget(GraphDatabaseService.class)
public Long count(@Source GraphDatabaseService graphDb) {
Long count = 0L;
try(Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
Result result = graphDb.execute("MATCH (n) return count(n) as cnt");
count = result.next();
count = (Long)ret.get("cnt");
}
return count;
}
}

31 | 25-Jan-16 |
$ curl http://localhost:7474/db/data/
{
"extensions" : {
"Sample" : {
"plugin_sample" : "http://localhost:7474/db/data/ext/Sample/graphdb/plugin_sample"
}
},
"node" : "http://localhost:7474/db/data/node", "node_index" :
"http://localhost:7474/db/data/index/node", "relationship_index" :
"http://localhost:7474/db/data/index/relationship", "extensions_info" :
"http://localhost:7474/db/data/ext", "relationship_types" :
"http://localhost:7474/db/data/relationship/types", "batch" :
"http://localhost:7474/db/data/batch", "cypher" : "http://localhost:7474/db/data/cypher",
"indexes" : "http://localhost:7474/db/data/schema/index", "constraints" :
"http://localhost:7474/db/data/schema/constraint", "transaction" :
"http://localhost:7474/db/data/transaction", "node_labels" :
"http://localhost:7474/db/data/labels", "neo4j_version" : "2.3.0"
}

Unmanaged Extensionの作成
32 | 25-Jan-16 |
package jp.co.inte;
import org.neo4j.graphdb.GraphDatabaseService;
import javax.ws.rs.*;
import javax.ws.rs.core.Context;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import javax.ws.rs.core.Response;
import java.nio.charset.Charset;
@Path("/helloworld")
public class UnmanagedPluginSample {
private final GraphDatabaseService graphDatabaseService;
public UnmanagedPluginSample(@Context GraphDatabaseService graphDatabaseService) {
this.graphDatabaseService = graphDatabaseService;
}
@GET
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
@Path("/{nodeId}")
public Response hello(@PathParam("nodeId") long nodeId) {
return Response.status(Response.Status.OK).entity(
("Hello World, nodeId=" + nodeId).getBytes( Charset.forName("UTF-8") )
).build();
}
}

Unmanaged Extensionの作成
「neo4j-server.properties」に呼び出したいExtensionを記述する
org.neo4j.server.thirdparty_jaxrs_classes=jp.co.inte=/sample/unmanage
この例では、パッケージ「jp.co.inte」にあるクラス群を
「/sample/unmanage」で呼ぶ定義。
サンプルコードのパスは「/sample/unmanage/helloworld」となる。
33 | 25-Jan-16 |

もう一度まとめ
標準のREST APIとCypherの組み合わせで十分なことが多いが
パフォーマンスや、トラーバサルを細かく定義したい場合がある
Embedded APIを利用すればパフォーマンスの問題は解決できるが
Serverモードとの併用ができない
REST API経由でEmbedded APIが利用できるServer APIを自作する
Server APIは、「Server Plugin」「Unmanaged Extension」
「Unmanaged Extension」は、Neo4jの管轄外となる
 どのような影響があるが把握していないが、オフィシャルでは利用を推奨していない
「Unmanaged Extension」では、JSON以外で返せる
34 | 25-Jan-16 |

ビジュアライゼーション
35 | 25-Jan-16 |

linkurious.js
https://github.com/Linkurious/linkurious.js
 フランスのベンチャーlinkurious(https://linkurio.us/)が提供している
Sigma.jsベースのJSライブラリ。
 REST API経由で、Cypherを実行してビジュアライズするJavaScriptが標準で用意
36 | 25-Jan-16 |

Gephi
https://gephi.wordpress.com/
 ネットワーク分析 GUIツール
 Neo4j Shell-toolsを利用すれば、Gephiで読み込めるデータ形式で出力可能
https://github.com/jexp/neo4j-shell-tools
37 | 25-Jan-16 |

Popoto.js
http://www.popotojs.com/
 d3.jsベースのJavaScriptライブラリ
 インタラクティブなデータ探索が可能
38 | 25-Jan-16 |

まとめ
まずは、REST API＋RESTフレームワークで検討しよう。
パフォーマンスがでなければ、Server Pluginを検討しよう。
Embeddedモードは最後の手段
 Neo4jをバッチ処理のみに使用するなら、Embeddedモード
ブラウザでビジュアライズしたければ、Linkrious.jsが良い
ネットワーク分析がしたければ、Gephi
39 | 25-Jan-16 |

お願い
知見、試してみた事の共有を是非！！
 GraphAware、DataNucleusの使い方
 ネットワーク分析
 Gephiの使い方
 Spark GraphXとNeo4jの関係性
– GraphXのデータストアにNeo4jが利用できる？
 複雑ネットワーク分析をNeo4jで。
– ネットワークの特徴量、類似性、伝播モデルなどなど
40 | 25-Jan-16 |

Neo4j の「データ操作プログラミング」から「ビジュアライズ」まで

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (7)

Similar to Neo4j の「データ操作プログラミング」から「ビジュアライズ」まで

Similar to Neo4j の「データ操作プログラミング」から「ビジュアライズ」まで (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (8)