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Amazon Neptune – 완전 관리형 그래프 데이터베이스 서비스

최근 애플리케이션 데이터 구조와 알고리즘 중에서 특히 그래프(Graph)는 하루가 다르게 발전하고 있습니다. 최근 다양한 기업들은 소셜 미디어나 데이터 추천 등 복잡한 관계 데이터를 지속적으로 생성하고 수집합니다. 그러나, 개발자들은 복잡한 관계 기반 데이터를 기존 데이터베이스에서 모델링하게 되는데, 이로 인해 관계를 추가할 때마다 비용이 많이 들고 성능을 점점 저하시키는 극도로 복잡한 쿼리가 발생합니다. AWS는 갈수록 복잡해지는 최신 데이터 세트, 관계 및 패턴을 처리하고자 하는 고객의 요구를 지속적으로 받아왔습니다.

Amazon Neptune 소개

오늘 Amazon Neptune의 제한적 프리뷰 버전을 출시합니다. Amazon Neptune은 빠르고 안정적인 그래프 데이터베이스 서비스로, 고도로 연결된 데이터 세트 간의 관계로부터 쉽게 통찰력을 얻을 수 있습니다. 즉, 수십억 개의 관계를 저장하고 몇 밀리초의 지연 시간으로 그래프 기반 데이터를 쿼리하는 데 최적화된, 특수 목적의 고성능 그래프 데이터베이스 엔진입니다.

Amazon Neptune은 완전 관리형 데이터베이스로 제공되므로 고객은 유지 보수, 패치 적용, 백업 및 복원 같은 지루하고 반복적인 작업보다 애플리케이션 업무에 집중할 수 있습니다. 이 서비스는 가용성 증대를 위해 빠른 장애 조치, 지정 시간 복구 및 다중 AZ 배포를 지원합니다. 읽기 복제본을 최대 15개 지원하므로 쿼리 처리량을 초당 수십만 개의 쿼리로 확장할 수 있습니다. Amazon Neptune은 Amazon Virtual Private Cloud 내에서 실행되며, 유휴 데이터를 암호화할 수 있어, 전송 중이거나 유휴 상태인 데이터의 무결성을 완벽하게 달성할 수 있습니다.

이 서비스에는 흥미로운 기능이 있지만 여러분에게는 그래프 데이터베이스가 익숙하지 않은 주제일 수 있으므로 지금부터 관련 용어를 검토하는 시간을 갖겠습니다.

그래프 데이터베이스 기초

그래프 데이터베이스는 키-값 쌍으로 저장되는 속성을 가질 수 있는 정점(노드)과 간선(관계 또는 연결)의 저장소입니다. 그래프 데이터베이스는 연결된 데이터, 컨텍스트 데이터, 관계 중심 데이터에 유용합니다. 대표적인 분야로 소셜 미디어 네트워크, 추천 엔진, 자동차 운전 안내 시스템, 물류, 진단, 사기 탐지 및 게놈 시퀀싱 등이 있습니다.

Amazon Neptune은 그래프 설명 및 쿼리 방식으로 두 가지 개방형 표준을 지원합니다.

  • Apache TinkerPop3 스타일 속성 그래프는 Gremlin으로 쿼리됩니다. Gremlin은 그래프 순회 언어로서, 쿼리는 노드의 엣지(Edge)에 따라 별개의 단계로 구성된 순회입니다. TinkerPop에서 작동하도록 설계된 기존 도구와 클라이언트를 사용하면 Neptune을 빠르게 시작할 수 있습니다.
  • RDF(Resource Description Framework)는 SPARQL로 쿼리됩니다. SPARQL은 W3C의 시맨틱 웹 표준을 기반으로 하는 선언적 언어입니다. subject->predicate->object 모델을 따릅니다. 특히 Neptune은 RDF 1.1, SPARQL Query 1.1, SPARQL Update 1.1 및 SPARQL Protocol 1.1 표준을 지원합니다.

SPARQL 또는 TinkerPop에서 작동하는 기존 애플리케이션이 있는 경우 애플리케이션이 연결되는 엔드포인트를 업데이트하기만 하면 Neptune을 사용할 수 있습니다. Amazon Neptune을 시작하는 방법을 알려드리겠습니다.

Amazon Neptune 시작하기

먼저 Neptune 콘솔로 이동한 다음 “Launch Neptune”을 클릭하여 시작 마법사를 시작합니다.

이 첫 번째 화면에서는 인스턴스의 이름을 지정하고 인스턴스 유형을 선택합니다. 그런 다음 고급 옵션을 구성합니다. 이전에 인스턴스 기반 AWS 데이터베이스 서비스(Amazon Relational Database Service(RDS) 또는 Amazon ElastiCache)를 실행해본 적이 있다면 대부분의 과정이 익숙하게 느껴질 것입니다.

Amazon Neptune은 VPC에서 안전하게 실행되며 편리한 액세스를 위해 EC2 인스턴스를 추가할 수 있는 자체 보안 그룹을 만들 수 있습니다.

다음으로 파라미터 그룹, 포트, 클러스터 이름 등 몇 가지 추가 옵션을 구성할 수 있습니다.

이 다음 화면에서는 KMS 기반의 저장 시 암호화, 장애 조치 우선 순위, 백업 보존 기간을 설정할 수 있습니다.

RDS와 마찬가지로 서비스에서 데이터베이스의 유지 관리를 처리할 수 있습니다.

인스턴스의 프로비저닝이 완료되면 클러스터의 세부 정보 페이지에서 연결 엔드포인트를 찾을 수 있습니다. 저의 경우 triton.cae1ofmxxhy7.us-east-1.rds.amazonaws.com입니다.

Amazon Neptune 사용

위에서 설명한 것처럼 Amazon Neptune에서는 두 종류의 쿼리 엔진을 사용할 수 있습니다. gremlin 엔드포인트에 연결하려면 /gremlin 엔드포인트를 사용해 다음 작업을 수행할 수 있습니다.


curl -X POST -d '{"gremlin":"g.V()"}' https://your-neptune-endpoint:8182/gremlin

마찬가지로 /sparql을 이용해 SPARQL 엔드포인트에 연결할 수 있습니다.


curl -G https://your-neptune-endpoint:8182/sparql --data-urlencode 'query=select ?s ?p ?o where {?s ?p ?o}'

데이터를 쿼리하기 전에 데이터베이스를 채워야 합니다. AWS re:Invent를 모델링하고 대량 로딩 API를 사용해 데이터를 삽입한다고 가정해봅시다. 속성 그래프의 경우, Neptune은 로딩 노드, 노드 속성, 엣지, 엣지 속성에 대해 Amazon Simple Storage Service(S3)에 저장된 CSV를 지원합니다.

일반적인 정점 CSV의 형식은 이와 같습니다.

~label,name,email,title,~id
Attendee,George Harrison,george@thebeatles.com,Lead Guitarist,1
Attendee,John Lennon,john@thebeatles.com,Guitarist,2
Attendee,Paul McCartney,paul@thebeatles.com,Lead Vocalist,3

엣지 CSV 형식은 이와 같습니다.

~label,~from,~to ,~id
attends,2,ARC307,attends22
attends,3,SRV422,attends27

이제 유사한 구조의 CSV를 Neptune에 로드하기 위해 다음과 같이 실행하겠습니다.

curl -H 'Content-Type: application/json' \
https://neptune-endpoint:8182/loader -d '
{
    "source": "s3://super-secret-reinvent-data/vertex.csv",
    "format": "csv",
    "region": "us-east-1",
    "accessKey": "AKIATHESEARENOTREAL",
    "secretKey": "ThEseARE+AlsoNotRea1K3YSl0l1234coVFefE12"  
}'

그러면 다음 결과가 반환될 것입니다.

{
    "status" : "200 OK",
    "payload" : {
        "loadId" : "2cafaa88-5cce-43c9-89cd-c1e68f4d0f53"
    }
}

이 결과를 가져와 로딩 상태를 쿼리할 수 있습니다. curl https://neptune-endpoint:8182/loader/2cafaa88-5cce-43c9-89cd-c1e68f4d0f53

{
    "status" : "200 OK",
    "payload" : {
        "feedCount" : [{"LOAD_COMPLETED" : 1}],
        "overallStatus" : {
            "fullUri" : "s3://super-secret-reinvent-data/stuff.csv",
            "runNumber" : 1,
            "retryNumber" : 0,
            "status" : "LOAD_COMPLETED",
            "totalTimeSpent" : 1,
            "totalRecords" : 987,
            "totalDuplicates" : 0,
            "parsingErrors" : 0,
            "datatypeMismatchErrors" : 0,
            "insertErrors" : 0
        }
    }
}

이 특정 데이터 직렬화 형식에 대해서는 이 로딩 프로세스를 내 엣지에도 반복합니다.

RDF의 경우 Neptune은 Turtle, N-Triples, N-Quads 및 RDF/XML 등 네 가지 직렬화를 지원합니다. 하나의 로딩 API를 통해 이 모든 것을 로드할 수 있습니다.

이제 데이터베이스에 데이터가 있으니 쿼리를 실행할 수 있습니다. Gremlin에서 그래프 순회로 쿼리를 작성합니다. 저는 폴 매카트니의 열렬한 팬으로서 그가 참여하는 모든 세션을 찾아보려고 합니다.
g.V().has("name","Paul McCartney").out("attends").id()

그러면 “Paul McCartney”라는 값의 “name” 속성을 가진 모든 노드를 찾는 그래프 순회가 정의됩니다(단 하나뿐입니다!). 다음으로 “참석” 유형의 해당 노드에서 모든 엣지를 따라 결과 노드의 ID를 가져옵니다.


==>ENT332
==>SRV422
==>DVC201
==>GPSBUS216
==>ENT323

위 내용을 통해 그래프 데이터베이스 기능의 간략한 개요를 파악하셨기를 바랍니다. 그래프 데이터베이스는 많은 고객들에게 새로운 가능성을 제공하며, Amazon Neptune을 사용하면 대용량 데이터를 쉽게 저장하고 쿼리할 수 있습니다.

– Randall;

이 글은 AWS re:Invent 2017 신규 서비스 소식으로 Amazon Neptune – A Fully Managed Graph Database Service의 한국어 번역입니다.