《圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術要求》

T/CESAXXXXX—2023

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術要求

1范圍

本文件確立了圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術架構，規(guī)定了技術功能、技術特性、安全技術等要求。

本文件適用于圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計、開發(fā)、測試、評估等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T20273—2019信息安全技術數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)安全技術要求

GB/T37722—2019信息技術大數(shù)據(jù)存儲與處理系統(tǒng)功能要求

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)databasesystem

儲存、管理、處理和維護數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理員組成。

[來源：GB/T28821—2012，3.1]

3.2

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)databasemanagementsystem

用于建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫的軟件。

[來源：GB/T28821—2012，3.3]

3.3

圖數(shù)據(jù)庫graphdatabase

使用圖形結構進行語義查詢的數(shù)據(jù)庫。

3.4

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)graphdatabasesystem

儲存、管理、處理和維護圖數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件：

DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem）

5技術架構

架構圖

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術架構圖，見圖1：

1

T/CESAXXXXX—2023

圖1圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構圖

a)圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要分為應用層、工具層、接口層、計算層和存儲層。

b)存儲層由圖存儲引擎構成，其中包括分片管理器和若干個存儲數(shù)據(jù)的分片，實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的存儲

功能。

c)計算層由高可用服務引擎、圖查詢引擎、圖分析引擎、數(shù)據(jù)加載引擎構成，實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)庫的高

可用服務、圖查詢計算、數(shù)據(jù)加載、圖分析等功能。

d)接口層由主流查詢接口和主流算法接口組成，提供二次開發(fā)能力。

e)工具層由用戶操作界面、圖形化查詢工具和數(shù)據(jù)導入導出工具組成。

f)應用層主要包括應用程序，基于圖數(shù)據(jù)庫的計算層和存儲層的功能，來提供上層應用，比如社

交網(wǎng)絡、安全風控、知識圖譜等。

存儲層

存儲層用于基于分片來存儲圖數(shù)據(jù)，主要包括若干個分片，和分片管理器:

a)分片用于實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的分布式存儲。

b)分片管理器用于實現(xiàn)對分片的管理，包括尋址、負載均衡、集群管理等。

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計算層

5.3.1概述

計算層應提供圖數(shù)據(jù)的加載、查詢、處理、分析等功能，包括高可用服務引擎、圖查詢引擎、數(shù)據(jù)

加載引擎、圖分析引擎。

5.3.2高可用服務引擎

高可用服務引擎應提供圖數(shù)據(jù)庫的高可用服務，可包括心跳監(jiān)控器、配置監(jiān)控器、狀態(tài)監(jiān)控器、統(tǒng)

計管理器等功能組件。

a)心跳監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的心跳，并進行自動容錯恢復。

b)配置監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的配置情況，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)配置上的問題。

c)狀態(tài)監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的異常。

d)統(tǒng)計管理器用于統(tǒng)計圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能指標，并進行可視化展示。

5.3.3圖查詢引擎

圖查詢引擎應提供圖數(shù)據(jù)庫的查詢、計算等功能，包括查詢解析器、查詢優(yōu)化器、查詢處理器、更

新處理器等功能組件。

a)查詢解析器用于解析接收到的查詢指令。

b)查詢優(yōu)化器，用于對查詢活動進行執(zhí)行計劃的優(yōu)化。

c)查詢處理器用于執(zhí)行解析后的查詢指令，根據(jù)不同的操作，調用不同的執(zhí)行器。

d)更新處理器用于執(zhí)行對圖數(shù)據(jù)的更新操作，包括新增、修改、刪除等操作。

5.3.4數(shù)據(jù)加載引擎

數(shù)據(jù)加載引擎應提供數(shù)據(jù)加載功能，包括批量生成、增量加載、實時更新等方式，可包括快速隊列、

實時更新器、塊加載器、批量更新器等功能組件。

a)快速隊列用于緩存流數(shù)據(jù)源的實時數(shù)據(jù)更新請求，調用相應的實時更新器，來更新這些數(shù)據(jù)。

b)實時更新器用于處理流數(shù)據(jù)源的實時數(shù)據(jù)更新。

c)塊加載器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的增量加載。

d)批量更新器用于實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的批量生成和更新。

e)說明：數(shù)據(jù)加載引擎的實現(xiàn)可以不限于上述功能組件。

5.3.5圖分析引擎

圖分析引擎應提供圖指標、基礎圖論算法、圖優(yōu)化、圖推理、圖深度學習等不同算法模塊。

a)圖指標模塊負責計算指標，表征圖的基本狀態(tài)。

b)基礎圖論算法模塊負責執(zhí)行基于經(jīng)典圖論的算法，包含路徑計算和子圖挖掘相關算法等。

c)圖優(yōu)化模塊使用圖論算法進行組合優(yōu)化。

d)圖推理模塊提供支持知識圖譜推理的能力。

e)圖深度學習模塊提供支持圖的特征抽取能力。

接口層

接口層應提供主流軟件的查詢接口和主流算法接口，提供面向應用的二次開發(fā)能力。

a)查詢接口用于與外部接口，接收來自于外部的查詢指令。

b)主流查詢接口一般適配具有較強生態(tài)開源框架如Gremlin、OpenCypher和SPARQL等查詢語言，

接收來自于外部的查詢指令。

c)主流算法接口一般適配如Pregel、GAS等圖算法迭代框架，接收來自于外部的算法命令。

工具層

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工具層應提供用戶操作界面工具、圖形化查詢工具、數(shù)據(jù)導入導出工具。

應用層

應用層應基于圖數(shù)據(jù)庫的計算層、存儲層、工具層的功能，來提供上層應用程序。

6技術功能要求

基本要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宜符合GB/T37722-2019中6.5節(jié)”分布式圖數(shù)據(jù)庫”的要求。

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應符合GB/T37722-2019中7.4節(jié)”圖計算”的要求。

存儲功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的存儲功能要求：

a)宜具備圖數(shù)據(jù)的分片存儲功能；

b)應基于有向屬性圖或以主謂賓的三元組的數(shù)據(jù)模型對圖數(shù)據(jù)進行存儲。

c)應實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的一致性管理。

計算功能要求

6.3.1高可用服務功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的高可用服務功能要求：

a)應支持對系統(tǒng)心跳的監(jiān)控，和自動容錯恢復。

b)宜支持對系統(tǒng)配置的監(jiān)控，并及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)配置上的問題。

c)應支持對系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的異常。

d)應支持對系統(tǒng)性能指標的統(tǒng)計，并進行可視化展示。

e)宜支持系統(tǒng)動態(tài)伸縮、彈性擴容等。

6.3.2圖查詢功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的圖查詢功能要求：

a)應支持如下的功能操作：增刪改查、連接、排序、聚合。

b)應支持數(shù)值函數(shù)、字符函數(shù)、時間日期函數(shù)、類型轉換、條件表達式、正則表達式、循環(huán)函數(shù)、

聚合函數(shù)等多種函數(shù)。

c)應支持添加新的操作符和自定義函數(shù)，來擴展圖查詢語言的功能。

d)應支持對單個節(jié)點和邊，以及其屬性的精準查詢。

e)應支持建立范圍查詢的索引。

f)應支持對圖查詢結果的可視化展現(xiàn)。

g)應支持單節(jié)點、多節(jié)點多層關系擴展查詢，支持最短路徑、最優(yōu)路徑遍歷搜索。

h)宜支持圖上的子圖匹配查詢。

i)宜支持主流圖查詢語言，如Gremlin、OpenCypher和SPARQL等。

6.3.3圖分析功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具備如下的圖分析功能要求：

a)應支持常用的圖指標算法，如直徑半徑、三角計數(shù)、計算圖的中心度等；應支持常用的路徑計

算算法，如單源最短路徑、兩點最短路徑、全最短路徑等；應支持常用的子圖挖掘算法。

b)應支持常用的圖優(yōu)化方式，如旅行商問題（TSP）、車隊路徑規(guī)劃問題（VRP）、圖著色等。

c)宜支持實體關系推理、知識消歧等知識圖譜推理方式。

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d)應支持節(jié)點嵌入、子圖嵌入等圖深度學習的特征抽取方式。

e)宜支持主流圖算法迭代框架，如GAS、Pregel等。

f)應支持分析結果的可視化展現(xiàn)，宜支持分析結果的分頁展示。

g)宜具備可擴展多種圖切分模式和調度方法的能力，宜支持多圖之間的分析和訪問。

h)宜支持復雜圖分析和圖計算，宜支持分析算法的用戶可介入的中斷和恢復。

6.3.4數(shù)據(jù)加載功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宜具備如下的數(shù)據(jù)加載功能要求：

a)宜支持快速隊列，對流數(shù)據(jù)源的實時數(shù)據(jù)更新請求進行緩存。

b)可支持對來自流數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行實時更新。

c)宜支持對數(shù)據(jù)塊的增量加載。

d)宜支持對圖數(shù)據(jù)的批量生成和更新。

工具功能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的工具功能要求：

a)應提供用戶操作界面Shell工具，用于接收用戶的命令，并調用相應的應用程序。

b)應提供圖形化查詢工具，便于用戶對圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行可視化查詢。

c)應提供數(shù)據(jù)導入導出工具，便于用戶對數(shù)據(jù)的導入導出操作。

7技術特性要求

容災能力要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的災備能力要求：

a)應具備在出現(xiàn)故障（比如服務器故障、硬盤故障、網(wǎng)絡故障、關機、重啟等）后系統(tǒng)進行自動

容災恢復的能力，包括數(shù)據(jù)備份和恢復、各組件的主備節(jié)點切換等。

b)應基于去中心化設計，且具備多機房容災能力。

c)應具備多備份共同服務能力。

兼容性要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的兼容性要求：

a)應能在主流服務器和主流操作系統(tǒng)上正常運行。

b)應支持多數(shù)據(jù)源的批量數(shù)據(jù)導入與更新。

c)應支持異構硬件平臺和不同的操作系統(tǒng)。

可擴展性要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的可擴展性要求：

a)應支持水平線性擴展，按需擴容縮容。

b)應具備將接入圖數(shù)據(jù)庫的計算壓力進行平衡的能力。

c)應支持在不停止服務的情況下，進行功能擴容。

d)應支持實時、增量、批量更新數(shù)據(jù)。

運維管理能力要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的運維管理能力要求：

a)應具備將數(shù)據(jù)分散地存儲于多臺獨立的機器設備的分布式部署能力。

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b)應具備對系統(tǒng)運行的重要事件、異常事件、異常狀態(tài)進行自動告警的能力，并對告警信息進行

實時展示。

c)應具備對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行統(tǒng)計分析的能力。

d)應具備對圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源進行分組配置的能力。

e)應具備對全局范圍內的圖數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)進行在線管理的能力。

f)應具備在線狀態(tài)下，進行組件升級和版本升級的能力。

g)應具備對圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各類日志進行查看和處理的能力。

h)應具備對數(shù)據(jù)進行導入和導出的能力。

i)應具備對主備系統(tǒng)之間保持數(shù)據(jù)同步，并保持強一致性的能力。

性能要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的性能要求：

a)查詢延遲應在毫秒級。

b)應支持對億級的節(jié)點和邊的圖存儲、圖查詢和圖計算。

8安全技術要求

基本要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應符合GB/T20273的要求。

身份鑒別要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的身份鑒別功能要求：

a)應具備對接入圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用戶的身份鑒別功能。

b)宜支持對同一用戶采用兩種或兩種以上組合的鑒別技術（口令驗證、郵箱驗證、短信驗證等）

實現(xiàn)用戶身份鑒別。

訪問控制要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的訪問控制功能要求：

a)應具備對接入圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內的用戶數(shù)據(jù)操作進行權限驗證的功能。

b)當會話空閑超過30分鐘，系統(tǒng)應要求用戶重新驗證或重新激活會話。

c)宜支持對不同用戶進行細粒度訪問控制，如子圖、點、邊、屬性等。

安全審計要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的安全審計功能要求：

a)應具備對接入圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內的用戶數(shù)據(jù)操作進行日志記錄和日志審計的功能。

b)系統(tǒng)應保存用戶的操作日志。

數(shù)據(jù)安全要求

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備如下的數(shù)據(jù)安全功能要求：

a)應具備對敏感數(shù)據(jù)（比如個人信息、商業(yè)數(shù)據(jù)等）進行加密傳輸和存儲的功能。

b)系統(tǒng)應支持多種方式（離線、在線、定時、增量、全量、壓縮等）下的數(shù)據(jù)備份和恢復。

_________________________________

6

ICS35.020

CCSL70/84

團體標準

T/CESAXXXXX—2023

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術要求

Technicalrequirementsforgraphdatabasesystem

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會發(fā)布

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圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術要求

1范圍

本文件確立了圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術架構，規(guī)定了技術功能、技術特性、安全技術等要求。

本文件適用于圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計、開發(fā)、測試、評估等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T20273—2019信息安全技術數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)安全技術要求

GB/T37722—2019信息技術大數(shù)據(jù)存儲與處理系統(tǒng)功能要求

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)databasesystem

儲存、管理、處理和維護數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理員組成。

[來源：GB/T28821—2012，3.1]

3.2

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)databasemanagementsystem

用于建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫的軟件。

[來源：GB/T28821—2012，3.3]

3.3

圖數(shù)據(jù)庫graphdatabase

使用圖形結構進行語義查詢的數(shù)據(jù)庫。

3.4

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)graphdatabasesystem

儲存、管理、處理和維護圖數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件：

DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem）

5技術架構

架構圖

圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術架構圖，見圖1：

1

T/CESAXXXXX—2023

圖1圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構圖

a)圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要分為應用層、工具層、接口層、計算層和存儲層。

b)存儲層由圖存儲引擎構成，其中包括分片管理器和若干個存儲數(shù)據(jù)的分片，實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的存儲

功能。

c)計算層由高可用服務引擎、圖查詢引擎、圖分析引擎、數(shù)據(jù)加載引擎構成，實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)庫的高

可用服務、圖查詢計算、數(shù)據(jù)加載、圖分析等功能。

d)接口層由主流查詢接口和主流算法接口組成，提供二次開發(fā)能力。

e)工具層由用戶操作界面、圖形化查詢工具和數(shù)據(jù)導入導出工具組成。

f)應用層主要包括應用程序，基于圖數(shù)據(jù)庫的計算層和存儲層的功能，來提供上層應用，比如社

交網(wǎng)絡、安全風控、知識圖譜等。

存儲層

存儲層用于基于分片來存儲圖數(shù)據(jù)，主要包括若干個分片，和分片管理器:

a)分片用于實現(xiàn)圖數(shù)據(jù)的分布式存儲。

b)分片管理器用于實現(xiàn)對分片的管理，包括尋址、負載均衡、集群管理等。

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計算層

5.3.1概述

計算層應提供圖數(shù)據(jù)的加載、查詢、處理、分析等功能，包括高可用服務引擎、圖查詢引擎、數(shù)據(jù)

加載引擎、圖分析引擎。

5.3.2高可用服務引擎

高可用服務引擎應提供圖數(shù)據(jù)庫的高可用服務，可包括心跳監(jiān)控器、配置監(jiān)控器、狀態(tài)監(jiān)控器、統(tǒng)

計管理器等功能組件。

a)心跳監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的心跳，并進行自動容錯恢復。

b)配置監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的配置情況，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)配置上的問題。

c)狀態(tài)監(jiān)控器用于監(jiān)控圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的異常。

d)統(tǒng)計管理器用于統(tǒng)計圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能指標，并進行可視化展示。