【问题标题】:Neo4j Performance Challenge - How to Improve?Neo4j 性能挑战 - 如何改进?
【发布时间】:2015-03-27 15:03:29
【问题描述】:

过去几周我一直在与 Neo4J 争论不休,试图解决一些极具挑战性的性能问题。在这一点上,我需要一些额外的帮助,因为我无法确定如何前进。

我有一个图表,总共大约有 1250 万个节点和 6400 万个关系。图表的目的是分析可疑的财务行为,例如客户、账户、交易等。

以下是性能挑战的示例:

  • 这个对总节点的查询需要 96,064 毫秒才能完成,这非常长。

    neo4j-sh (?)$ MATCH (n) RETURN count(n);
    +----------+
    | count(n) |
    +----------+
    | 12519940 |
    +----------+
    1 row
    96064 ms
    
  • 对总关系的查询需要 919,449 毫秒才能完成,这似乎很愚蠢。

    neo4j-sh (?)$ MATCH ()-[r]-() return count(r);
    +----------+
    | count(r) |
    +----------+
    | 64062508 |
    +----------+
    1 row
    919449 ms
    
  • 我有 660 万个事务节点。当我尝试搜索金额超过 8,000 美元的交易时,查询耗时 653,637 毫秒也太长了。

    neo4j-sh (?)$ MATCH (t:Transaction) WHERE t.amount > 8000.00 return count(t);        
    +----------+
    | count(t) |
    +----------+
    | 10696    |
    +----------+
    1 row
    653637 ms 
    

相关架构

 ON :Transaction(baseamount)    ONLINE                             
 ON :Transaction(type)          ONLINE                             
 ON :Transaction(amount)        ONLINE                             
 ON :Transaction(currency)      ONLINE                             
 ON :Transaction(basecurrency)  ONLINE                             
 ON :Transaction(transactionid) ONLINE (for uniqueness constraint)

查询简介:

neo4j-sh (?)$ PROFILE MATCH (t:Transaction) WHERE t.amount > 8000.00 return count(t);  
+----------+
| count(t) |
+----------+
| 10696    |
+----------+
1 row

ColumnFilter
  |
  +EagerAggregation
    |
    +Filter
      |
      +NodeByLabel

+------------------+---------+----------+-------------+------------------------------------------+
|         Operator |    Rows |   DbHits | Identifiers |                                    Other |
+------------------+---------+----------+-------------+------------------------------------------+
|     ColumnFilter |       1 |        0 |             |                    keep columns count(t) |
| EagerAggregation |       1 |        0 |             |                                          |
|           Filter |   10696 | 13216382 |             | Property(t,amount(62)) > {  AUTODOUBLE0} |
|      NodeByLabel | 6608191 |  6608192 |        t, t |                             :Transaction |
+------------------+---------+----------+-------------+------------------------------------------+
  • 我在 neo4j shell 中运行这些。

  • 这里的性能挑战开始让我怀疑我是否可以使用 Neo4J,并且似乎与平台提供的潜力相反。

  • 我完全承认我可能配置错误(我对 Neo4J 比较陌生),因此非常感谢有关修复什么或查看什么的指导。

以下是我的设置的详细信息:

系统:Linux、Ubuntu、16GB RAM、3.5 i5 Proc、256GB SSD HD

CPU

$ cat /proc/cpuinfo 
processor   : 0
vendor_id   : GenuineIntel
cpu family  : 6
model       : 60
model name  : Intel(R) Core(TM) i5-4690K CPU @ 3.50GHz
stepping    : 3
microcode   : 0x12
cpu MHz     : 4230.625
cache size  : 6144 KB

内存

$ cat /proc/meminfo
MemTotal:       16115020 kB
MemFree:          224856 kB
MemAvailable:    8807160 kB
Buffers:          124356 kB
Cached:          8429964 kB
SwapCached:         8388 kB

磁盘

$ df -h
Filesystem                  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/data1--vg-root  219G   32G  177G  16% /

Neo4J.properties

neostore.nodestore.db.mapped_memory=200M
neostore.relationshipstore.db.mapped_memory=1G
neostore.relationshipgroupstore.db.mapped_memory=200M
neostore.propertystore.db.mapped_memory=500M
neostore.propertystore.db.strings.mapped_memory=500M
neostore.propertystore.db.arrays.mapped_memory=50M
neostore.propertystore.db.index.keys.mapped_memory=200M
relationship_auto_indexing=true

Neo4J-Wrapper.properties

wrapper.java.additional=-Dorg.neo4j.server.properties=conf/neo4j-server.properties
wrapper.java.additional=-Djava.util.logging.config.file=conf/logging.properties
wrapper.java.additional=-Dlog4j.configuration=file:conf/log4j.properties

#********************************************************************
# JVM Parameters
#********************************************************************

wrapper.java.additional=-XX:+UseConcMarkSweepGC
wrapper.java.additional=-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
wrapper.java.additional=-XX:-OmitStackTraceInFastThrow

# Uncomment the following lines to enable garbage collection logging
wrapper.java.additional=-Xloggc:data/log/neo4j-gc.log
wrapper.java.additional=-XX:+PrintGCDetails
wrapper.java.additional=-XX:+PrintGCDateStamps
wrapper.java.additional=-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
wrapper.java.additional=-XX:+PrintPromotionFailure
wrapper.java.additional=-XX:+PrintTenuringDistribution

# Java Heap Size: by default the Java heap size is dynamically
# calculated based on available system resources.
# Uncomment these lines to set specific initial and maximum
# heap size in MB.
wrapper.java.initmemory=4096
wrapper.java.maxmemory=6144

其他:

  • 将 Linux 的打开文件设置更改为 40k

  • 我没有在这台机器上运行任何其他东西,没有 X Windows,没有其他数据库服务器。这是运行查询时 top 的 sn-p:

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                                                
    15785 neo4j     20   0 12.192g 8.964g 2.475g S 100.2 58.3 227:50.98 java                                                                                                                   
    1 root      20   0   33464   2132   1140 S   0.0  0.0   0:02.36 init                                                                                                                   
    2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.01 kthreadd
    
  • graph.db目录总文件大小为:

    data/graph.db$ du --max-depth=1 -h
    1.9G    ./schema
    36K ./index
    26G .
    
  • 数据加载非常失败。一些合并将花费不到 60 秒(即使对于 ~200 到 300K 的插入),而一些合并将持续超过 3 小时(对于在一个日期合并 189,999 行的 CSV 文件为 11,898,514 毫秒)

  • 我得到恒定的 GC 线程阻塞:

    2015-03-27 14:56:26.347+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 15422ms.
    2015-03-27 14:56:39.011+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 12363ms.
    2015-03-27 14:56:57.533+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 13969ms.
    2015-03-27 14:57:17.345+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 14657ms.
    2015-03-27 14:57:29.955+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 12309ms.
    2015-03-27 14:58:14.311+0000 WARN  [o.n.k.EmbeddedGraphDatabase]: GC Monitor: Application threads blocked for 1928ms.
    

请让我知道我是否应该添加任何其他对讨论很重要的内容


更新 1

非常感谢您的帮助,我刚搬家所以延迟回复。

  1. Neostore 文件大小:

    /data/graph.db$ ls -lah neostore.*
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  110 Apr  2 13:03 neostore.labeltokenstore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.labeltokenstore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  874 Apr  2 13:03 neostore.labeltokenstore.db.names
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.labeltokenstore.db.names.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 200M Apr  2 13:03 neostore.nodestore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j   41 Apr  2 13:03 neostore.nodestore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j   68 Apr  2 13:03 neostore.nodestore.db.labels
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.nodestore.db.labels.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 2.8G Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  128 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.arrays
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.arrays.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  720 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.index
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.index.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 3.1K Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.index.keys
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.index.keys.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 1.7K Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.strings
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.propertystore.db.strings.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  47M Apr  2 13:03 neostore.relationshipgroupstore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.relationshipgroupstore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 1.1G Apr  2 13:03 neostore.relationshipstore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 1.6M Apr  2 13:03 neostore.relationshipstore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j  165 Apr  2 13:03 neostore.relationshiptypestore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.relationshiptypestore.db.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 1.3K Apr  2 13:03 neostore.relationshiptypestore.db.names
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j    9 Apr  2 13:03 neostore.relationshiptypestore.db.names.id
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j 3.5K Apr  2 13:03 neostore.schemastore.db
    -rw-rw-r-- 1 neo4j neo4j   25 Apr  2 13:03 neostore.schemastore.db.id
    
  2. 我读到映射内存设置被另一个缓存替换,我已经注释掉了这些设置。

  3. Java 探查器

       JvmTop 0.8.0 alpha - 16:12:59,  amd64,  4 cpus, Linux 3.16.0-33, load avg 0.30
       http://code.google.com/p/jvmtop
    
       Profiling PID 4260:            org.neo4j.server.Bootstrapper 
    
        68.67% (    14.01s) org.neo4j.kernel.impl.nioneo.store.StoreFileChannel.read()
        18.73% (     3.82s) org.neo4j.kernel.impl.nioneo.store.StoreFailureException.<init>()
         2.86% (     0.58s) org.neo4j.kernel.impl.cache.ReferenceCache.put()
         1.11% (     0.23s) org.neo4j.helpers.Counter.inc()
         0.87% (     0.18s) org.neo4j.kernel.impl.cache.ReferenceCache.get()
         0.65% (     0.13s) org.neo4j.cypher.internal.compiler.v2_1.parser.Literals$class.PropertyKeyName()
         0.63% (     0.13s) org.parboiled.scala.package$.getCurrentRuleMethod()
         0.62% (     0.13s) scala.collection.mutable.OpenHashMap.<init>()
         0.62% (     0.13s) scala.collection.mutable.AbstractSeq.<init>()
         0.62% (     0.13s) org.neo4j.kernel.impl.cache.AutoLoadingCache.get()
         0.61% (     0.13s) scala.collection.TraversableLike$$anonfun$map$1.apply()
         0.61% (     0.12s) org.neo4j.kernel.impl.transaction.TxManager.assertTmOk()
         0.61% (     0.12s) org.neo4j.cypher.internal.compiler.v2_1.commands.EntityProducerFactory.<init>()
         0.61% (     0.12s) scala.collection.AbstractTraversable.<init>()
         0.61% (     0.12s) scala.collection.immutable.List.toStream()
         0.60% (     0.12s) org.neo4j.kernel.impl.nioneo.store.NodeStore.getRecord()
         0.57% (     0.12s) org.neo4j.kernel.impl.transaction.TxManager.getTransaction()
         0.37% (     0.08s) org.parboiled.scala.Parser$class.rule()
         0.06% (     0.01s) scala.util.DynamicVariable.value()
    

【问题讨论】:

  • 你能显示neostore.*的各个文件大小
  • 您的所有查询都是完整扫描,并且主要受磁盘速度的限制,您运行的第一个查询是每个查询吗?你能测试一下磁盘性能吗?以及应该是 noop 或截止日期的磁盘调度程序。
  • 垃圾回收也不好看。您可以进行线程转储(kill -3 )并将分析器连接到您的 Neo 实例并报告e.g. jvmtop.sh --profile &lt;pid&gt; github.com/mneedham/jvmtop/tree/master/jvmtop
  • 您的合并和创建性能听起来也不对。您的机器似乎有什么问题。
  • 但一般来说,完整扫描不是构建图形数据库的目的,根据您的描述,也不是您的用例的目的。

标签: neo4j cypher


【解决方案1】:

不幸的是,模式索引(也就是使用CREATE INDEX ON :Label(property) 创建的索引)还不支持大于/小于条件。因此,Neo4j 回退到扫描具有给定标签的所有节点并过滤它们的属性。这当然很贵。

我确实看到了两种不同的方法来解决这个问题:

1) 如果您的条件始终具有预定义的最大粒度,例如10 美元,你可以建立一个类似于时间树的“金额树”(参见http://graphaware.com/neo4j/2014/08/20/graphaware-neo4j-timetree.html)。

2) 如果您事先不知道粒度,另一种选择是为金额属性设置手动或自动索引,请参阅http://neo4j.com/docs/stable/indexing.html。最简单的可能是使用自动索引。在neo4j.properties 中设置以下选项:

node_auto_indexing=true
node_keys_indexable=amount

请注意,这不会自动将所有现有事务添加到该索引中,它只是将那些自启用自动索引后已写入的事务放入索引中。

您可以使用对自动索引进行显式范围查询

MATCH t=node:node_auto_index("amount:[6000 TO 999999999]")
RETURN count(t)

【讨论】:

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