近年来,全球大数据进入加速发展时期,数据量呈现指数级爆发式增长,而这些大量数据中不同个体间交互产生的数据以图的形式表现,如何高效地处理这些图数据成为了业界及其关心的问题。很过用普通关系数据无法跑出来的结果,用图数据进行关联分析会显得异常高效。
提到处理图数据,我们首先想到NetworkX,这是网络计算上常用的Python包,可提供灵活的图构建、分析功能。但是我们使用NetworkX跑大规模图数据时,不仅经常碰到内存不足的问题,而且分析速度很慢,究其原因,是NetworkX只支持单机运行。通过网上搜索,新发现了一个名为GraphScope的系统不仅号称兼容NetworkX的API,而且支持分布式部署运行,性能更优。针对GraphScope和NetworkX的处理能力,我们参考图计算中常用的测试框架LDBC,通过一组实验来对比下二者的性能。
一、实验介绍
为了比较两者的计算效率,先用阿里云拉起了配置为8核CPU,32GB内存的四台ECS,设计了三组比较实验,分别是NetworkX单机下的计算性能,GraphScope单机多worker的计算性能以及GraphScope分布式多机多worer的计算性能。
数据上,我们选取了SNAP开源的图数据集twitter,来自 LDBC数据集的datagen-7_5-fb,datagen-7_7-zf和datagen-8_0-fb作为实验数据,以下是数据集的基本信息:
· Twitter: 81,307个顶点,1,768,135条边。
· Datagen-7_5-fb: 633,432个顶点,34,185,747条边,稠密图。
· Datagen-7_7-zf: 13,180,508个顶点,32,791,267条边,稀疏图。
· Datagen-8_0-fb: 1,706,561个顶点,107,507,376条边,这个数据集主要测试两个系统可处理的图规模能力。
实验设计上我选择常用的SSSP、BFS、PageRank、WCC算法,以及较高复杂度的All Pair shortest Path length算法,以载图时间,内存占用和计算时间这三个指标为依据,对两个系统进行计算性能的比较。
NetworkX是一个单机系统,在实验中只考虑NetworkX在单机环境下的运行时间;GraphScope支持分布式运行,故进行两个配置,一个是单机4worker,另外一个配置是4台机器,每台机器4个worker。
二、实验结果
首先,GraphScope的载图速度比NetworkX显著提升。
在前三个图数据集中,无论是GraphScope的单机多worker模式,还是GraphScope的分布式模式,载图速度都比NetworkX快:
GraphScope单机模式载图速度平均比NetworkX快5倍,最高纪录——在datagen-7_5-fb上比NetworkX快了6倍。
分布式模式下GraphScope的载图时间比NetworkX平均快了27倍,最高纪录——在datagen-7_7-zf数据集上比NetworkX快了63倍。
在datagen-8_0-fb数据集上,NetworkX因内存溢出无法载图,GraphScope单机多worker和GraphScope分布式载图时间分别为142秒和13.6秒。
表一:载图时间对比
载图时间
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
11.2
3.1
1.8
datagen-7_5-fb
256
45.6
36.6
datagen-7_7-zf
316
71.3
50
datagen-8_0-fb
OOM
142
13.6
其次,GraphScope的内存使用效率比NetworkX显著提升。
在datagen-8_0-fb数据集上,NetworkX在32G的内存上无法载完图,而GraphScope仅需要24G的内存即可载入在datagen-8_0-fb数据集。
表二:内存占用对比
内存占用
NetworkX
GraphScope
datagen-7_5-fb
14G
6G
datagen-7_7-zf
28G
18G
datagen-8_0-fb
OOM
24G
再次,GraphScope的计算速度比NetworkX显著提升。
SSSP算法上,GraphScope单机多worker模式平均要比NetworkX快22倍,最快在datagen-7_7-zf数据集上快了32倍。GraphScope分布式模式下平均要比NetworkX快103倍,最快datagen-7_5-fb数据集上快了182倍。
表三: SSSP计算时间对比(单位:秒)
SSSP
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
2.45
1.32
0.28
datagen-7_5-fb
37.9
1.21
0.31
datagen-7_7-zf
5.84
0.18
0.03
datagen-8_0-fb
OOM
2.76
0.82
BFS算法上,GraphScope单机多worker模式平均要比NetworkX快13倍,最快datagen-7_5-fb数据集上快了22倍。GraphScope分布式模式下平均要比NetworkX快16倍,最快在datagen-7_5-fb数据集上快了28倍。
表四: BFS计算时间对比(单位:秒)
BFS
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
1.53
0.16
0.17
datagen-7_5-fb
44.68
2.52
1.56
datagen-7_7-zf
7.98
0.75
0.72
datagen-8_0-fb
OOM
11.02
5.73
PageRank算法上,GraphScope单机多worker模式平均要比NetworkX快62倍,最快twitter数据集上快了80倍。GraphScope分布式模式下平均要比NetworkX快65倍,最快在twitter数据集上快了71倍。
另外,PageRank计算过程中,NetworkX在datagen-7_7-zf上内存溢出,没有完成计算,GraphScope单机多worker模式和分布式模式计算时间分别为25秒和22秒;
表五:PageRank计算时间对比(单位:秒)
PageRank
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
24.01
0.37
0.33
datagen-7_5-fb
300
6.73
5.17
datagen-7_7-zf
OOM
19.31
7.79
datagen-8_0-fb
OOM
24.96
21.88
WCC算法上,GraphScope单机多worker模式平均要比NetworkX快44倍,最快在datagen-7_7-zf数据集上快了104倍。GraphScope分布式模式下平均要比NetworkX快76倍,最快datagen-7_5-fb数据集上快了194倍。
表六: WCC计算时间对比(单位:秒)
WCC
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
0.6392
0.0296
0.0233
datagen-7_5-fb
26.03
0.25
0.13
datagen-7_7-zf
83.19
14.57
12.98
datagen-8_0-fb
OOM
0.34
0.4991
在复杂度极高的All pair shortest path length算法上,NetworkX在twitter图上即内存溢出,无法计算。GraphScope在分布式模式下完成了twitter图的All pair shortest path length计算,耗时76分钟。
表七: All Pair Shortest Path Length(单位:秒)
APSP
NetworkX
GraphScope单机
GraphScope分布式
OOM
OOM
4575.87
三、总结
从实验结果可以看到,在同等条件下,无论在载图时间、内存占用和计算时间上,GraphScope都要大大优于NetworkX,性能优化可以达到几十倍甚至上百倍。
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简介:随着大数据的爆发,图数据的应用规模不断增长,现有的图计算系统仍然存在一定的局限。阿里巴巴拥有全球最大的商品知识图谱,在丰富的图场景和真实应用的驱动下,阿里巴巴达摩院智能计算实验室研发并开源了全球首个一站式超大规模分布式图计算平台GraphScope,并入选中国科学技术协会“科创中国”平台。本文详解图计算的原理和应用及GraphScope的架构设计。一 什么是图计算图数据对一组对象(顶点)及其关系(边)进行建模,可以直观、自然地表示现实世界中各种实体对象以及它们之间的关系。在大数据场景下,社交网络、交。
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比如所有OSPF域通过这个ASBR去往外部网络,外部网络前缀成千上万,难道一个一个重分布进来让其他路由器获得外部网络的前缀?当然不是,只需在ASBR上加一条默认路由,其实质就是一条静态。
ip
route
0.0.0.0
0.0.0.0
x.x.x.x
或者
ip
default-network。
x.x.x.x。
不过注意OSPF比较特殊,2个区别:
1.default-information。
originate
[metric
cost]
[metric-type
type]
只有本地路由表中存在默认路由,该命令才能广播缺省路由到OSPF域内。(要先有默认路由,才触发向ospf域内通告)
2.default-information。
originate
always
[metric
cost]
[metric-typetype]。
即使本地路由表中不存在默认路由,该命令也会广播缺省路由。(always参数总是触发向OSPF域内通告缺省路由,如果外部路由不可达的情况下,可能会出现路由黑洞。)
当OSPF广播一条缺省路由时,正在广播缺省路由的路由器将成为一个ASBR。
service
dhcp
----开启dhcp
server功能
ip
dhcp
excluded-address。
x.x.x.x
设置排斥地址
ip
dhcp
pool
poolname
----新建一个dhcp地址池名为test2。
lease
infinite
----租期时间设置为永久
network
x.x.x.x
子网掩码
----给客户端分配的地址段
dns-server
x.x.x.x
----给客户端分配的dns
default-router
x.x.x.x
----客户端的网关
要三层交换机上才能配置dhcp服务器!。
Python有很多经典的数据可视化库,比较经典的数据可视化库有下面几个。
matplotlib
是Python编程语言及其数值数学扩展包 NumPy 的可视化操作界面。它利用通用的图形用户界面工具包,如 Tkinter, wxPython, Qt 或 GTK+,向应用程序嵌入式绘图提供了应用程序接口。
pyplot 是 matplotlib 的一个模块,它提供了一个类似 MATLAB 的接口。 matplotlib 被设计得用起来像 MATLAB,具有使用 Python 的能力。
优点:绘图质量高,可绘制出版物质量级别的图形。代码够简单,易于理解和扩展,使绘图变得轻松,通过Matplotlib可以很轻松地画一些或简单或复杂的图形,几行代码即可生成直方图、条形图、散点图、密度图等等,最重要的是免费和开源。
pandas
Pandas 是一个开放源码、BSD 许可的库,提供高性能、易于使用的数据结构和数据分析工具。Pandas 广泛应用在学术、金融、统计学等各个数据分析领域。需要说明的是它不是“熊猫”,名字衍生自术语 "panel data"(面板数据)和 "Python data analysis"(Python 数据分析)。
优点:是Python的核心数据分析支持库,提供了快速、灵活、明确的数据结构,旨在简单、直观的处理关系型、标记型数据。对于数据分析专业人士,它是数据分析及可视化的利器。
seaborn
Seaborn是基于matplotlib的图形可视化python包。它提供了一种高度交互式界面,便于用户能够做出各种有吸引力的统计图表。
它是基于matplotlib更高级的API封装,从而使得作图更加容易,在大多数情况下使用seaborn能做出很具有吸引力的图,应该把Seaborn视为matplotlib的补充,而不是替代物,它能高度兼容numpy与pandas数据结构以及scipy与statsmodels等统计模式。
优点:matplotlib高度封装,代码量少,图表漂亮。比起matplotlib具有更美观、更现代的调色板设计等优点。scikit-plot。
这是一个跟机器学习有效结合的绘图库。想要深入学习的小伙伴参见其github仓库,这里不再赘述了。
优点:Scikit-Plot是由ReiichiroNakano创建的用在机器学习的可视化工具,能最快速简洁的画出用Matplotlib要写很多行语句才能画出的图。关键是对于机器学习相关可视化处理,该库有较好的支持。
Networkx
networkx是Python的一个包,用于构建和操作复杂的图结构,提供分析图的算法。图是由顶点、边和可选的属性构成的数据结构,顶点表示数据,边是由两个顶点唯一确定的,表示两个顶点之间的关系。顶点和边也可以拥有更多的属性,以存储更多的信息。
优点:用于创建、操纵和研究复杂网络的结构、以及学习复杂网络的结构、功能及其动力学。
上面是我的回答,希望对您有所帮助!