Graph databases (GDBs) are crucial in academic and industry applications. The key challenges in developing GDBs are achieving high performance, scalability, programmability, and portability. To tackle these challenges, we harness established practices from the HPC landscape to build a system that outperforms all past GDBs presented in the literature by orders of magnitude, for both OLTP and OLAP workloads. For this, we first identify and crystallize performance-critical building blocks in the GDB design, and abstract them into a portable and programmable API specification, called the Graph Database Interface (GDI), inspired by the best practices of MPI. We then use GDI to design a GDB for distributed-memory RDMA architectures. Our implementation harnesses one-sided RDMA communication and collective operations, and it offers architecture-independent theoretical performance guarantees. The resulting design achieves extreme scales of more than a hundred thousand cores. Our work will facilitate the development of next-generation extreme-scale graph databases.


翻译:图数据库(GDBs)在学术界和工业应用中至关重要。开发图数据库的核心挑战在于实现高性能、可扩展性、可编程性和可移植性。为应对这些挑战,我们借鉴高性能计算(HPC)领域的成熟实践,构建了一个在OLTP和OLAP工作负载上均超越文献中所有现有图数据库数个数量级的系统。为此,我们首先识别并凝练了图数据库设计中影响性能的关键构建模块,并将其抽象为一个可移植且可编程的应用程序接口规范——称为图数据库接口(GDI),其设计灵感源于MPI的最佳实践。随后,我们利用GDI为分布式内存RDMA架构设计了图数据库。我们的实现充分利用了单边RDMA通信与集合操作,并提供了与架构无关的理论性能保证。最终设计实现了超过十万核的极端规模扩展。本研究将推动下一代超大规模图数据库的发展。

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