Nebula Graph 源码解读系列 ｜ Vol.01 Nebula Graph Overview

上篇序言中我们讲述了源码解读系列的由来，在 Nebula Graph Overview 篇中我们将带你了解下 Nebula Graph 的架构以及代码仓分布、代码结构和模块规划。

1. 架构

Nebula Graph 是一个开源的分布式图数据库。Nebula采用存储计算分离的设计，解耦存储与计算。同时在数据库内核之外，我们也提供了很多周边工具，比如数据导入，监控，部署，可视化，图计算等等。
Nebula 设计请参见《图数据库综述与 Nebula 在图数据库设计的实践》。

整体架构设计如下图所示：

查询引擎采用无状态设计，可轻松实现横向扩展，分为语法分析、语义分析、优化器、执行引擎等几个主要部分。

详细设计参见《图数据库的查询引擎设计》，《初识 Nebula Graph 2.0 Query Engine》。

查询引擎架构设计如下图所示：

Storage 包含两个部分， 一是 meta 相关的存储， 我们称之为 Meta Service ，另一个是 data 相关的存储， 我们称之为 Storage Service。

Storage Service 共有三层：最底层是 Store Engine；之上便是我们的 Consensus 层，实现了 Multi Group Raft；最上层，便是我们的 Storage interfaces，这一层定义了一系列和图相关的 API。

详细设计参见《图数据库的存储设计》 。

存储引擎架构设计如下图所示：

2. 代码仓库概览　　

　　
欢迎来到 vesoft 代码仓库（vesoft 为图数据库 Nebula Graph 开发商）。

目前 Nebula 产品架构中，包含了图数据库内核，客户端，工具，测试框架，编译，可视化，监控等。

本文的主要目的是简单介绍 Nebula Graph 主要 Repo 的代码结构，并说明各个模块的基本功能。后续会有更多的详细设计说明。希望能够帮助到社区读者更好地理解 Nebula Graph，并能够为 Nebula 社区做出自己的贡献，比如提交 Feature，修复 Bug，提交文档等。

以下列出 vesoft-inc 仓库中大部分的代码仓库：

• nebula：Nebula 1.0 的内核代码
• nebula graph：Nebula 2.0 查询计算引擎
• nebula storage：Nebula 2.0 存储引擎
• nebula common：Nebula 2.0 内核工具包

• Nebula Clients

  • nebula-java：Java 客户端
  • nebula-cpp：CPP 客户端
  • nebula-go：Go 客户端
  • nebula-python：Python 客户端

• Nebula Tools

  • nebula-importer：基于 Go 客户端实现的高性能数据导入工具
  • nebula-spark-utils：收录工具 Spark Connector、Exchange、Algorithm
  • nebula-br：备份恢复工具
  • nebula-ansible、nebula-operator：部署工具

• Nebula Test

  • nebula-bench：压力与性能测试工程
  • nebula-chaos：混沌测试工程

• Compiling

  • nebula-third-party：Nebula Graph 图数据库内核依赖的第三方包
  • nebula-gears：Nebula Graph 图数据库内核工具链
• nebula-graph-studio：Nebula Graph 可视化工具

3. 代码结构及模块说明

3.1 Nebula Graph

├── cmake
├── conf
├── LICENSES
├── package
├── resources
├── scripts
├── src
│   ├── context
│   ├── daemons
│   ├── executor
│   ├── optimizer
│   ├── parser
│   ├── planner
│   ├── scheduler
│   ├── service
│   ├── session
│   ├── stats
│   ├── util
│   ├── validator
│   └── visitor
└── tests
    ├── admin
    ├── bench
    ├── common
    ├── data
    ├── job
    ├── maintain
    ├── mutate
    ├── query
    └── tck

• conf/：查询引擎配置文件目录
• package/：graph 打包脚本
• resources/：资源文件
• scripts/：启动脚本

• src/：查询引擎源码目录

  • src/context/：查询的上下文信息，包括 AST（抽象语法树），Execution Plan（执行计划），执行结果以及其他计算相关的资源。
  • src/daemons/：查询引擎主进程
  • src/executor/：执行器，各个算子的实现
  • src/optimizer/：RBO（基于规则的优化）实现，以及优化规则
  • src/parser/：词法解析，语法解析，：AST结构定义
  • src/planner/：算子，以及执行计划生成
  • src/scheduler/：执行计划的调度器
  • src/service/：查询引擎服务层，提供鉴权，执行 Query 的接口
  • src/session/：Session 管理
  • src/stats/：执行统计，比如 P99、慢查询统计等
  • src/util/：工具函数
  • src/validator/：语义分析实现，用于检查语义错误，并进行一些简单的改写优化
  • src/visitor/：表达式访问器，用于提取表达式信息，或者优化
• tests/：基于 BDD 的集成测试框架，测试所有 Nebula Graph 提供的功能

3.2 Nebula Storage

├── cmake
├── conf
├── docker
├── docs
├── LICENSES
├── package
├── scripts
└── src
    ├── codec
    ├── daemons
    ├── kvstore
    ├── meta
    ├── mock
    ├── storage
    ├── tools
    ├── utils
    └── version

• conf/：存储引擎配置文件目录
• package/：storage 打包脚本
• scripts/：启动脚本

• src/：存储引擎源码目录

  • src/codec/：序列化反序列化工具
  • src/daemons/：存储引擎和元数据引擎主进程
  • src/kvstore/：基于 raft 的分布式 KV 存储实现
  • src/meta/：基于 KVStore 的元数据管理服务实现，用于管理元数据信息，集群管理，长耗时任务管理等
  • src/storage/：基于 KVStore 的图数据存储引擎实现
  • src/tools/：一些小工具实现
  • src/utils/：代码工具函数

3.3 Nebula Common

├── cmake
│   └── nebula
├── LICENSES
├── src
│   └── common
│       ├── algorithm
│       ├── base
│       ├── charset
│       ├── clients
│       ├── concurrent
│       ├── conf
│       ├── context
│       ├── cpp
│       ├── datatypes
│       ├── encryption
│       ├── expression
│       ├── fs
│       ├── function
│       ├── graph
│       ├── hdfs
│       ├── http
│       ├── interface
│       ├── meta
│       ├── network
│       ├── plugin
│       ├── process
│       ├── session
│       ├── stats
│       ├── test
│       ├── thread
│       ├── thrift
│       ├── time
│       ├── version
│       └── webservice
└── third-party

Nebula Common 仓库代码是 Nebula 内核代码的工具包，提供一些常用工具的高效实现。一些常用工具包相信各位工程师一定也是了然于心。这里只对其中和图数据库密切相关的目录进行说明。

• src/common/clients/：meta，storage 客户端的 CPP 实现
• src/common/datatypes/：Nebula Graph 中数据类型及计算的定义，比如 string，int，bool，float，Vertex，Edge 等。
• rc/common/expression/：nGQL 中表达式的定义
• src/common/function/：nGQL 中的函数的定义
• src/common/interface/：graph、meta、storage 服务的接口定义

以上为本篇文章的介绍内容。

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