ISOIEC 9075-162023 信息技术.数据库语言SQL.第16部分特性图查询（SQLPGQ）标准立项发展报告

信息技术数据库语言SQL第16部分：特性图查询（SQL/PGQ）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—DatabaseLanguagesSQL—Part16:PropertyGraphQueries(SQL/PGQ)摘要随着大数据与人工智能技术的迅猛发展，图数据模型凭借其在复杂关系表达与深度关联分析方面的独特优势，已成为现代数据管理领域的重要技术方向。然而，长期以来图查询语言缺乏统一国际标准，导致不同图数据库产品之间存在严重的语法割裂与互操作性障碍。为应对这一挑战，国际标准化组织（ISO）于2023年6月正式发布了ISO/IEC9075-16:2023《信息技术数据库语言SQL第16部分：特性图查询（SQL/PGQ）》，标志着SQL标准体系首次将图数据查询能力纳入其规范化框架。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术架构、核心内容及产业意义，重点分析了SQL/PGQ标准在SQL:2023框架中的定位及其与既有SQL标准的衔接机制，并详细介绍了主要起草单位在标准研制过程中所做的技术贡献。报告认为，SQL/PGQ标准的发布是数据库技术标准化进程中的重要里程碑，它将图查询能力以正交扩展的方式嵌入全球应用最广泛的关系数据库语言标准，为图数据管理系统与关系数据库系统的融合发展提供了统一的技术规范，对推动数据管理技术生态的互联互通与产业升级具有深远意义。关键词：SQL/PGQ；特性图；图查询语言；ISO/IEC9075；SQL标准；数据库语言；标准化一、引言1.1研究背景图数据库作为NoSQL家族中增长最为迅速的数据管理技术之一，已在社交网络分析、金融风控、反欺诈检测、知识图谱构建、推荐系统等众多领域展现出显著的技术优势。根据DB-Engines的年度排名数据，图数据库近年来始终保持着所有数据库类别中最高的增长率，反映出产业界对复杂关系数据实时分析能力的强劲需求。然而，图数据管理领域长期面临着一个结构性难题：各图数据库产品（如Neo4j的Cypher、TigerGraph的GSQL、JanusGraph的Gremlin等）均采用各自独立的查询语言，语法差异显著，语义定义不统一。这种碎片化格局带来了多重问题：应用开发者为不同图数据库编写应用时需学习多种查询语言，迁移成本高；图数据的跨平台共享与集成缺乏通用标准；行业用户面临严重的厂商锁定风险。在此背景下，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC32（数据管理与交换分技术委员会）自2018年起启动了一项具有前瞻性的标准化工作——在SQL标准框架内引入图数据查询能力，即SQL/PGQ标准的研制。这一举措的深层逻辑在于：与其试图在多种图查询语言之间"调停"制定一套全新的独立图查询标准，不如依托SQL这一全球应用最广、生态最成熟的数据库语言，将其扩展以涵盖图数据模型的查询能力。1.2标准定位与意义ISO/IEC9075（数据库语言SQL）是信息技术领域最具影响力的国际标准之一，自1986年首版发布以来，历经多次修订，形成了涵盖核心语法、存储例程、调用层接口、XML相关规范等16个部分的完整标准族。SQL:2023版本正是在此基础上新增了第16部分——SQL/PGQ，从而实现SQL标准家族向图数据查询领域的首次系统性扩展。SQL/PGQ标准的发布具有多重战略意义。首先，它首次以国际标准的形式定义了特性图（PropertyGraph）数据模型在SQL语境下的逻辑表示与查询语法，填补了图查询语言标准化的重要空白。其次，它采用了与现有SQL语法正交扩展的设计理念，使得具备SQL基础的应用开发者可以较低的学习成本掌握图查询能力。再次，该标准不仅规定了语法形式，还定义了图查询的模式匹配语义、路径表达规则以及与SQL关系查询的无缝集成机制，为各厂商实现互操作提供了充分的规范依据。二、标准技术内容概述2.1适用范围与定位ISO/IEC9075-16:2023作为ISO/IEC9075标准族的第16部分，其适用范围明确定义为：在SQL数据库语言框架内，提供特性图数据模型的定义、操作与查询能力的语法和语义规范。该标准并非试图取代现有的关系模型，而是以扩展的方式在关系数据库体系内引入图数据管理能力。具体而言，SQL/PGQ标准支持以下核心能力：-在SQL模式（Schema）内定义特性图，实现图数据与关系数据的统一管理；-使用CREATEPROPERTYGRAPH语句创建特性图，将现有关系表映射为图的顶点（Vertex）和边（Edge）；-通过新的GRAPH_TABLE函数在SQL查询中嵌入图模式匹配子句，实现图查询与关系查询的无缝衔接；-支持对图中顶点、边及其属性的增删改查（DML）操作。2.2核心概念与术语SQL/PGQ标准中定义了一套完整的概念体系，以下是其中的核心术语：特性图（PropertyGraph）：由一组顶点和一组有向边组成的逻辑数据结构，其中每个顶点和边均可关联若干属性（键值对），边还带有标识其类型的标签（Label）。顶点（Vertex）：图中的一个节点，代表一个实体或对象，可带有若干属性。边（Edge）：连接两个顶点的有向关系，具有起点（Source）和终点（Destination），并带有一个边标签（EdgeLabel）标识关系类型。图模式（GraphPattern）：描述图中需要匹配的顶点、边及其拓扑关系的模板，是图查询的核心构造。路径（Path）：图中顶点与边交替组成的有序序列，路径表达支持可变长度匹配（即量词路径）。变量（Variable）：在图模式中用于绑定匹配到的顶点或边的命名占位符。2.3关键语法元素SQL/PGQ标准引入了若干重要的新语法元素，以下通过一个综合示例加以说明：```sql--创建特性图：将关系表映射为图结构CREATEPROPERTYGRAPHsocial_networkVERTEXTABLES(PersonKEY(id)LABELpersonPROPERTIES(name,age),CompanyKEY(cid)LABELcompanyPROPERTIES(cname))EDGETABLES(works_forKEY(pid,cid)SOURCEKEY(pid)REFERENCESPerson(id)DESTINATIONKEY(cid)REFERENCESCompany(cid)LABELemploymentPROPERTIES(start_date));--在SQL中嵌入图模式查询SELECT,ameFROMGRAPH_TABLE(social_networkMATCH(p:person)-[e:employment]->(c:company)WHEREp.age>30COLUMNS(,ame))ASgtORDERBY;```上述示例展示了SQL/PGQ的两个关键语法特征：其一，CREATEPROPERTYGRAPH语句实现了从关系表到特性图结构的映射定义；其二，GRAPH_TABLE函数将图模式匹配嵌入SQL查询的FROM子句中，其结果以关系表的形式返回，从而实现了图查询与关系查询的结果统一。2.4图模式匹配与路径查询图模式匹配是SQL/PGQ标准的核心技术内容。标准定义了一种声明式的图模式语言，支持：-顶点模式与边模式的灵活组合；-量词路径表达（QuantifiedPathExpression），支持对路径长度进行约束（如固定长度、最小长度、最大长度、任意长度等）；-连接模式（JoinPatterns），支持将多个图模式进行组合匹配，实现复杂图查询。量词路径表达是SQL/PGQ中具有强大表达能力的特性，允许用户以简洁的语法表达深层次的关系查询。例如，在知识图谱中查询两人之间的多级社交关系链，传统的SQL自连接方法需要编写多次连接操作（且每次递归层次的连接数不确定），而SQL/PGQ可以通过一行路径模式实现。2.5与SQL既有标准的兼容性SQL/PGQ在设计上特别注重与SQL标准族其他部分的兼容与集成，具体体现在以下几个方面：-数据类型兼容：图顶点和边的属性值使用SQL标准数据类型，无需额外类型系统；-查询集成：GRAPH_TABLE函数像普通表函数一样出现在FROM子句中，其结果可参与SQL的各种查询操作；-权限管理：图的访问权限可纳入SQL的权限管理框架（GRANT/REVOKE机制，参见ISO/IEC9075-9）；-目录管理：特性图的元数据存储于SQL标准的信息模式（InformationSchema）中，便于标准化管理。三、标准的产业价值与应用前景3.1对图数据库产业的影响SQL/PGQ标准的发布有望从根本上改变图数据库产业的竞争格局。过去，图数据库厂商各自为政的局面使客户在选择图数据库时顾虑重重，担心技术路线风险。SQL/PGQ提供了统一的标准语法，使得不同的图数据库产品可以在标准框架内实现兼容，从而降低了用户的技术选择成本和迁移风险。同时，传统关系数据库厂商（如Oracle、Microsoft、IBM等）可凭借其在SQL标准上的深厚积累，快速在其数据库产品中实现图查询能力，从而将图分析能力更平滑地引入到既有企业数据架构中。3.2对企业数据架构的变革意义对于企业用户而言，SQL/PGQ标准带来的最直接价值在于：企业无需引入独立的图数据库产品，即可在现有SQL数据库环境中获得图分析能力。这大大降低了图技术应用的技术门槛和运维复杂度。同时，由于图和关系数据可以在同一数据库系统中统一定义和管理，避免了数据在不同系统间的复制与同步问题，提高了数据的一致性和实时性。这对金融行业的反欺诈链路分析、电信行业的用户关系圈发现等对实时性要求较高的场景尤为重要。3.3在人工智能与大数据时代的战略价值在大数据和人工智能技术深入发展的时代背景下，图数据已成为知识图谱、大模型预训练、语义搜索等关键技术的基础设施之一。SQL/PGQ作为SQL标准的一部分，有望加速图数据技术在行业中的普及，为AI应用提供标准化的数据访问接口。此外，随着SQL:2023中同时纳入SQL/PGQ和SQL/JSON（第6部分），SQL标准已具备了关系、图、文档三种主流数据模型的统一查询能力，这为下一代数据管理系统的融合创新奠定了重要基础。四、标准起草单位介绍ISO/IEC9075-16:2023的研制工作由ISO/IECJTC1/SC32（数据管理与交换分技术委员会）下属的WG3（数据库语言工作组）负责组织推进。在该标准的研制过程中，来自全球数据库技术领域的多位知名专家和多家领先企业深度参与了标准文本的起草、评审与修订工作。其中，Oracle公司在SQL/PGQ标准的研制中发挥了核心主导作用。作为全球最大的企业级数据库厂商之一，Oracle在SQL标准制定领域拥有数十年的深厚积累，其多位资深标准代表长期担任SC32/WG3的编辑或联合编辑，深度参与了SQL:1999以来历次SQL标准的修订工作。在SQL/PGQ标准的研制过程中，Oracle贡献了其在图数据库技术领域的前沿研究成果——特别是其于2020年发布的OracleDatabase20c中首次引入的SQL图查询扩展（基于属性图）技术方案，为SQL/PGQ标准的核心语法与语义设计提供了重要的技术蓝本。Oracle团队在特性图数据模型的形式化定义、图模式匹配的语义规范、以及路径查询的代数表达等方面做出了系统性技术贡献，并协调了多家成员的反馈意见，推动了标准文本的最终定稿。此外，该标准的研制还汇聚了来自Neo4j、TigerGraph等专业图数据库厂商的技术专家，他们在图查询语言的实践经验和用户需求洞察方面为标准的可用性设计提供了重要输入；来自IBM、Microsoft等综合型数据库厂商的专家则在标准化协调方面发挥了积极作用；学术界代表，如来自欧洲多所大学数据库领域的教授学者，为标准的理论基础提供了学术支撑。这种产业界、学术界多方协同的标准研制模式，确保了标准既能反映前沿技术趋势，又能贴合实际应用需求。五、结论与展望5.1标准总结ISO/IEC9075-16:2023（SQL/PGQ）是SQL标准化历程中的一座重要里程碑。该标准以正交扩展的方式，将特性图数据模型和声明式图查询能力纳入SQL标准体系，实现了关系数据查询与图数据查询的统一。其核心价值体现在三个层面：在技术层面，该标准提供了一套语义清晰、表达力强且具有严格数学基础的图查询语言规范；在产业层面，该标准为图数据库产品间的互操作性提供了统一基准，有望终结图查询语言碎片化的历史；在用户层面，该标准大幅降低了图技术应用的学习成本与迁移成本，使更广泛的开发者群体能够便捷地使用图分析能力。5.2未来展望展望未来，SQL/PGQ标准的进一步演进将围绕以下几个方向展开：图更新操作的标准化：现行版本的SQL/PGQ侧重于图查询能力，对图数据的更新操作（如直接对图进行增删改）尚未完全规范化。未来版本有望补充完善图的DML操作语义，形成完整的图数据管理标准。图算法的标准化嵌入：随着图数据在AI和机器学习领域的广泛应用，将常用的图分析算法（如最短路径、中心性计算、社区发现等）以标准化的方式嵌入SQL框架，将成为重要的技术需求方向。与SQL/JSON、SQL/MDA等标准的深度融合：SQL:2023中第6部分（SQL/JSON）与第16部分（SQL/PGQ）共同反映了SQL向多模态数据管理发展的趋势。未来，如何在同一查询中自然地混合使用关系、图和文档三种数据模型的表达能力，将是SQL标准进一步演进的重要研究课题。产业落地与生态建设：标准发布后，如何在主要数据库产品中实现高度兼容的标准支持，并通过符合性测试工具保障实现一致性，将决定标准在产业界的实际影响力。我们期待看到更多数据库产品在短期内宣布支持SQL/PGQ特性，推动图数据技术的标准化应用走向深入。参考文献[1]ISO/IEC9075-16:2023,Informationtechnology—DatabaselanguagesSQL—Part16:PropertyGraphQueries(S