Die Welt der Datenbanken unterliegt einem ständigen Wandel, der durch die zunehmende Komplexität der Daten und deren Verknüpfungen getrieben wird. Während relationale Datenbanken lange Zeit das Rückgrat zahlreicher Anwendungen bildeten, wächst das Interesse an Graph-Datenbanken stetig, insbesondere wenn es darum geht, komplexe Beziehungen zwischen Datenpunkten effizient abzubilden und zu analysieren. Der Umstieg von einer relationalen zu einer Graph-Datenbank stellt für viele Unternehmen und Entwickler eine Herausforderung dar, eröffnet jedoch auch neue Möglichkeiten, insbesondere in Bereichen, in denen die Vernetzung der Daten im Vordergrund steht. Relationale Datenbanken, die auf Tabellen basieren, sind seit Jahrzehnten standardisiert und bieten robuste Mechanismen für Transaktionen und Datensicherheit. Ihre Stärke liegt in der strukturierten Speicherung von Daten, die durch Tabellen, Spalten und Primär- sowie Fremdschlüsselbeziehungen verbunden sind.
Doch sobald die Datenbeziehungen besonders komplex werden oder dynamisch wachsen, stoßen relationale Modelle an ihre Grenzen. Insbesondere bei großen Mengen vernetzter Daten oder wenn die Beziehungen in mehreren Ebenen analysiert werden müssen, kann die Abfrageleistung rapide abnehmen. Hier kommen Graph-Datenbanken ins Spiel, die Daten in Form von Knoten (Entitäten) und Kanten (Beziehungen) darstellen. Dieses Modell erlaubt eine intuitive und flexible Abbildung von komplexen Vernetzungen und unterstützt eine Vielzahl von Anwendungsfällen – von sozialen Netzwerken über Betrugserkennung bis hin zu Empfehlungsdiensten. Durch die Speicherung der Beziehungen als erstklassige Elemente können Abfragen, die auf Verbindungen abzielen, erheblich beschleunigt werden.
Ein häufig diskutierter Anwendungsfall ist die Integration von Graph-Datenbanken mit bestehenden relationalen Systemen, vor allem in Szenarien, in denen ein umfangreiches Logik- oder Beziehungssystem vorhanden ist. So hat beispielsweise ein Entwickler die Idee, eine SaaS-Anwendung als Begleiter zu ServiceNow zu erstellen. Dabei soll mittels Graph-Technologie die Beziehung zwischen JavaScript-Skripten innerhalb einer ServiceNow-Instanz modelliert werden, um die Auswirkungen von Änderungen leichter nachvollziehen zu können. ServiceNow selbst nutzt eine relationale Datenbank im Backend, weshalb die Herausforderung darin besteht, aus einer tabellarischen Datenquelle eine geeignete Graph-Struktur zu entwickeln. Der Übergang von relationalen Daten zu einem Graph-Modell verlangt zunächst ein tiefes Verständnis der bestehenden Datenstruktur.
Es gilt, die Tabellen und deren Beziehungen im relationalen Modell zu analysieren und sie in Knoten und Kanten zu übersetzen. Zum Beispiel entspricht eine Tabelle mit Benutzerinformationen einem Knoten im Graph, während eine Beziehung wie "ist Freund von" als eine Kante zwischen zwei Benutzerknoten dargestellt werden kann. Diese Umwandlung erfordert, dass alle relevanten Entitäten und deren Verbindungen sorgfältig identifiziert und modelliert werden. Ein wesentlicher Vorteil des Graph-Ansatzes ist die natürliche Darstellung komplexer und mehrstufiger Beziehungen. Während bei relationalen Datenbanken für komplexe JOIN-Abfragen mit mehreren Tabellen oft beträchtliche Rechenleistung benötigt wird, sind sogenannte Traversals in Graph-Datenbanken extrem effizient.
Das heißt, es kann schnell ermittelt werden, wie verschiedene Knoten untereinander verbunden sind – selbst wenn diese über viele Zwischenknoten miteinander verknüpft sind. Die Migration oder Ergänzung eines relationalen Systems mit einer Graph-Datenbank bietet Unternehmen zudem die Möglichkeit, bestehende Datenlandschaften zu erweitern, ohne die bestehenden Systeme grundlegend zu verändern. Das neue Graph-Modell kann verwendet werden, um beispielsweise die logischen Abhängigkeiten innerhalb von Code oder Geschäftsprozessen besser zu verstehen und sichtbar zu machen. Dies kann die Wartbarkeit und Weiterentwicklung komplexer Softwarelösungen erheblich erleichtern. Die Umsetzung einer solchen Integrationslösung kann unterschiedlich erfolgen.
Eine mögliche Strategie ist die Anbindung der Graph-Datenbank über APIs, die die relationalen Daten kontinuierlich synchronisieren und so ein stets aktuelles Abbild der Datenbeziehungen garantieren. Alternativ kann ein periodischer Export und Import der Daten aus dem relationalen System in die Graph-Datenbank gewählt werden. Die Wahl der Methode hängt dabei von den Anforderungen an Echtzeitverfügbarkeit, Datenvolumen und Komplexität der Beziehungsmuster ab. Technologisch gibt es inzwischen eine Vielzahl von Graph-Datenbank-Systemen, die unterschiedliche Anwendungsfälle optimal unterstützen. Bekannte Vertreter sind beispielsweise Neo4j, Amazon Neptune oder Microsoft Azure Cosmos DB.
Diese Systeme bieten eigene Abfragesprachen wie Cypher oder Gremlin, die speziell für Navigationsabfragen entwickelt wurden und das Arbeiten mit vernetzten Daten intuitive und performant gestalten. Ein weiterer Erfolgsfaktor beim Wechsel von relationalen zu Graph-Datenbanken ist die Schulung der Entwickler und Datenanalysten. Da das Paradigma grundlegend anders ist als bei relationalen Systemen, erfordert der Umgang mit Knoten, Kanten und Traversals ein neues Denken hinsichtlich Datenmodellierung und Abfragen. Unternehmen, die hier investieren, profitieren von einer höheren Datenqualität, besseren Analysefähigkeiten und schnellerem Erkennen von Mustern und Zusammenhängen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Übergang von einer relationalen zu einer Graph-Datenbank viele Chancen bietet, komplexe und dynamische Beziehungen in Daten sichtbar und nutzbar zu machen.
Insbesondere in modernen Anwendungen mit hohem Vernetzungsgrad, wie beispielsweise in ServiceNow-Instanzen mit umfangreicher Logik, eröffnet das Graph-Modell neue Perspektiven der Datenanalyse und -visualisierung. Die Migration verlangt jedoch sorgfältige Planung, ein gutes Verständnis beider Datenmodelle und die Bereitschaft, sich auf neue Technologien einzulassen. Unternehmen, die sich dieser Herausforderung stellen, können nicht nur bestehende Prozesse optimieren, sondern auch innovative Anwendungen entwickeln, welche die Potenziale ihrer Datenlandschaft voll ausschöpfen. Die Kombination von relationalen und Graph-Datenbanken kann daher als strategischer Schritt betrachtet werden, um in einer zunehmend vernetzten digitalen Welt wettbewerbsfähig zu bleiben.
