Cassandra概況

Cassandra是一套開(kāi)源分布式NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。它最初由Facebook開(kāi)發(fā)，用于儲(chǔ)存收件箱等簡(jiǎn)單格式數(shù)據(jù)，集GoogleBigTable的數(shù)據(jù)模型與AmazonDynamo的完全分布式的架構(gòu)于一身。Cassandra的名稱(chēng)來(lái)源于希臘神話，是特洛伊的一位悲劇性的女先知的名字，因此項(xiàng)目的Logo是一只放光的眼睛。Facebook于2008將Cassandra開(kāi)源，此后，由于Cassandra良好的可擴(kuò)放性，被Digg、Twitter等知名Web2.0網(wǎng)站所采納，成為了一種流行的分布式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。Cassandra在2009年成為了Apache軟件基金會(huì)的Incubator項(xiàng)目，并在2010年2月走出孵化器，成為正式的基金會(huì)項(xiàng)目。

Cassandra功能介紹

Cassandra的主要特點(diǎn)就是它不是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，而是由一堆數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成的一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對(duì)Cassandra的一個(gè)寫(xiě)操作，會(huì)被復(fù)制到其他節(jié)點(diǎn)上去，對(duì)Cassandra的讀操作，也會(huì)被路由到某個(gè)節(jié)點(diǎn)上面去讀取。對(duì)于一個(gè)Cassandra群集來(lái)說(shuō)，擴(kuò)展性能是比較簡(jiǎn)單的事情，只管在群集里面添加節(jié)點(diǎn)就可以了。

這里有很多理由來(lái)選擇Cassandra用于您的網(wǎng)站。和其他數(shù)據(jù)庫(kù)比較，有三個(gè)突出特點(diǎn)：

模式靈活

使用Cassandra，像文檔存儲(chǔ)，你不必提前解決記錄中的字段。你可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)隨意的添加或移除字段。這是一個(gè)驚人的效率提升，特別是在大型部署上。

真正的（高）可擴(kuò)展性

Cassandra是純粹意義上的水平擴(kuò)展。為給集群添加更多容量，可以指向另一臺(tái)電腦。你不必重啟任何進(jìn)程，改變應(yīng)用查詢(xún)，或手動(dòng)遷移任何數(shù)據(jù)。（）可以幫助您可隨時(shí)添加更多硬件，以便根據(jù)需求附加更多客戶和更多數(shù)據(jù)。

多數(shù)據(jù)中心識(shí)別

你可以調(diào)整你的節(jié)點(diǎn)布局來(lái)避免某一個(gè)數(shù)據(jù)中心起火，一個(gè)備用的數(shù)據(jù)中心將至少有每條記錄的完全復(fù)制。

剛性結(jié)構(gòu)

Cassandra沒(méi)有一個(gè)單一的故障點(diǎn)，它可用于無(wú)法承受故障的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用程序。

快速線性規(guī)模的性能

Cassandra線性可擴(kuò)展。它可以提高吞吐量，因?yàn)樗梢詭椭黾尤杭械墓?jié)點(diǎn)數(shù)量。 因此，它保持快速的響應(yīng)時(shí)間。

容錯(cuò)

Cassandra是容錯(cuò)的。 假設(shè)集群中有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，這里每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同數(shù)據(jù)的副本。 如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不再服務(wù)，則其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)可以按照請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)。

靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

Cassandra支持所有可能的數(shù)據(jù)格式，如結(jié)構(gòu)化，半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化。 它可以幫助您根據(jù)需要更改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分發(fā)

Cassandra中的數(shù)據(jù)分發(fā)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樗梢造`活地通過(guò)在多個(gè)數(shù)據(jù)中心復(fù)制數(shù)據(jù)來(lái)分發(fā)所需的數(shù)據(jù)。

事務(wù)支持

Cassandra支持事務(wù)，諸如原子性，一致性，隔離和持久性（ACID）等屬性。

快速寫(xiě)入

Cassandra的設(shè)計(jì)是在便宜的商品硬件上運(yùn)行。 它執(zhí)行快速寫(xiě)入，可以存儲(chǔ)數(shù)百TB的數(shù)據(jù)，而不會(huì)犧牲讀取效率。

一些使Cassandra提高競(jìng)爭(zhēng)力的其他功能：

范圍查詢(xún)

如果你不喜歡全部的鍵值查詢(xún)，則可以設(shè)置鍵的范圍來(lái)查詢(xún)。

列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在混合模式可以將超級(jí)列添加到5維。對(duì)于每個(gè)用戶的索引，這是非常方便的。

分布式寫(xiě)操作

有可以在任何地方任何時(shí)間集中讀或?qū)懭魏螖?shù)據(jù)。并且不會(huì)有任何單點(diǎn)失敗。

應(yīng)用客戶facebook

主要特性

●分布式

●基于column的結(jié)構(gòu)化

●高伸展性

基本架構(gòu)

Cassandra沒(méi)有像BigTable或Hbase那樣選擇中心控制節(jié)點(diǎn)，而選擇了無(wú)中心的P2P架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，它們構(gòu)成了一個(gè)環(huán)，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)P2P協(xié)議每秒鐘交換一次數(shù)據(jù)，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有其它所有節(jié)點(diǎn)的信息，包括位置、狀態(tài)等。

Cassandra的核心組件包括：

Gossip：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊協(xié)議，用來(lái)相互交換節(jié)點(diǎn)的位置和狀態(tài)信息。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)就立即本地存儲(chǔ)Gossip信息，但當(dāng)節(jié)點(diǎn)信息發(fā)生變化時(shí)需要清洗歷史信息，比如IP改變了。通過(guò)Gossip協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期每秒交換它自己和它已經(jīng)交換過(guò)信息的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每個(gè)被交換的信息都有一個(gè)版本號(hào)，這樣當(dāng)有新數(shù)據(jù)時(shí)可以覆蓋老數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性，所有的節(jié)點(diǎn)必須使用同一份集群列表，這樣的節(jié)點(diǎn)又被稱(chēng)作seed。

Partitioner：負(fù)責(zé)在集群中分配數(shù)據(jù)，由它來(lái)決定由哪些節(jié)點(diǎn)放置第一份的copy，一般情況會(huì)使用Hash來(lái)做主鍵，將每行數(shù)據(jù)分布到不同的節(jié)點(diǎn)上，以確保集群的可擴(kuò)展性。

Replica placement strategy：復(fù)制策略，確定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)放置復(fù)制數(shù)據(jù)，以及復(fù)制的份數(shù)。

Snitch：定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，用來(lái)確定如何放置復(fù)制數(shù)據(jù)，高效地路由請(qǐng)求。

cassandra.yaml：主配置文件，設(shè)置集群的初始化配置、表的緩存參數(shù)、調(diào)優(yōu)參數(shù)和資源使用、超時(shí)設(shè)定、客戶端連接、備份和安全。
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Cassandra數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與維護(hù)總結(jié)

1.分區(qū)字段設(shè)計(jì)時(shí)選用timeuuid/timestamp（比如每日或者每小時(shí)0點(diǎn)時(shí)間戳）+任意bucket字段（類(lèi)型等固定的字段）

2.cluster字段可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)

3.使用索引時(shí)的查詢(xún)條件中務(wù)必帶上分區(qū)字段的查詢(xún)條件，否則cassandra會(huì)去所有分區(qū)字段的索引中查詢(xún)，效率低下而且一旦查詢(xún)結(jié)果中超過(guò)10萬(wàn)個(gè)墓碑，就會(huì)拋出異常

4.高基數(shù)字段比如true/false這類(lèi)的一般不要上索引，否則會(huì)極大的降低查詢(xún)效率

5.由于cassandra的read repair機(jī)制，執(zhí)行大量刪除操作之后如果出現(xiàn)了大量read timeout需要在每臺(tái)cassandra的bin目錄下執(zhí)行

./nodetool flush

./nodetool $ keyspace $table

強(qiáng)制合并sstable

6.如果cassandra出現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)一致性錯(cuò)誤，需要執(zhí)行。/nodetool repair $keyspace $table

7.如果repair還是不能解決問(wèn)題，需要執(zhí)行 。/sstablescrub $keyspace $table清洗掉損壞的數(shù)據(jù)，注意此操作如果中斷容易造成數(shù)據(jù)損壞，最好執(zhí)行前先做快照

8.cassandra默認(rèn)開(kāi)啟了安全模式，執(zhí)行drop、truncate等敏感字段時(shí)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)做一次快照，過(guò)多快照會(huì)導(dǎo)致cassandra在啟動(dòng)時(shí)遍歷目錄環(huán)節(jié)花費(fèi)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，最終可能需要幾個(gè)小時(shí)才能啟動(dòng)，

這個(gè)時(shí)候需要執(zhí)行。/nodetool clearsnapshot $keyspace