Cassandra旨在處理多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的大數(shù)據(jù)工作負(fù)載，而無(wú)需擔(dān)心單點(diǎn)故障。 它在其節(jié)點(diǎn)之間具有對(duì)等分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分布在集群中的所有節(jié)點(diǎn)上。

• 在Cassandra中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立的，同時(shí)與其他節(jié)點(diǎn)互連。 集群中的所有節(jié)點(diǎn)都扮演著相同的角色。
• 集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以接受讀取和寫(xiě)入請(qǐng)求，而不管數(shù)據(jù)實(shí)際位于集群中的位置。
• 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障的情況下，可以從網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)提供讀/寫(xiě)請(qǐng)求。

Cassandra中的數(shù)據(jù)復(fù)制

在Cassandra中，集群中的節(jié)點(diǎn)作為給定數(shù)據(jù)片段的副本。 如果某些節(jié)點(diǎn)以超時(shí)值響應(yīng)，Cassandra會(huì)將最新的值返回給客戶(hù)端。 返回最新值后，Cassandra會(huì)在后臺(tái)執(zhí)行讀取修復(fù)，以更新舊值。

請(qǐng)參閱以下圖示，以了解Cassandra如何在集群中的節(jié)點(diǎn)之間使用數(shù)據(jù)復(fù)制的原理圖，以確保沒(méi)有單點(diǎn)故障。

Cassandra的組成部分

Cassandra的主要組成部分主要有：

• 節(jié)點(diǎn)(Node)：Cassandra節(jié)點(diǎn)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方。
• 數(shù)據(jù)中心(Data center)：數(shù)據(jù)中心是相關(guān)節(jié)點(diǎn)的集合。
• 集群(Cluster)：集群是包含一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)中心的組件。
• 提交日志(Commit log)：在Cassandra中，提交日志是一個(gè)崩潰恢復(fù)機(jī)制。 每個(gè)寫(xiě)入操作都將寫(xiě)入提交日志。
• 存儲(chǔ)表(Mem-table)：內(nèi)存表是內(nèi)存駐留的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 提交日志后，數(shù)據(jù)將被寫(xiě)入內(nèi)存表。 有時(shí)，對(duì)于單列系列，將有多個(gè)內(nèi)容表。
• SSTable：當(dāng)內(nèi)容達(dá)到閾值時(shí)，它是從內(nèi)存表刷新數(shù)據(jù)的磁盤(pán)文件。
• 布魯姆過(guò)濾器(Bloom filter)：這些只是快速，非確定性的，用于測(cè)試元素是否是集合成員的算法。 它是一種特殊的緩存。 每次查詢(xún)后都會(huì)訪(fǎng)問(wèn)Bloom過(guò)濾器。

Cassandra查詢(xún)語(yǔ)言

Cassandra查詢(xún)語(yǔ)言(CQL)用于通過(guò)其節(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)Cassandra。 CQL將數(shù)據(jù)庫(kù)(Keyspace)視為表的容器。 程序員使用cqlsh：提示使用CQL或單獨(dú)的應(yīng)用程序語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)程序。
客戶(hù)端可以接近任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 該節(jié)點(diǎn)(協(xié)調(diào)器)在客戶(hù)機(jī)和保存數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)之間扮演代理。

寫(xiě)操作

節(jié)點(diǎn)的每個(gè)寫(xiě)入活動(dòng)都由寫(xiě)入節(jié)點(diǎn)的提交日志捕獲。 之后，數(shù)據(jù)將被捕獲并存儲(chǔ)在內(nèi)存表中。 每當(dāng)內(nèi)存表已滿(mǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)將被寫(xiě)入SStable數(shù)據(jù)文件。 所有寫(xiě)入在整個(gè)集群中自動(dòng)分區(qū)和復(fù)制。 Cassandra定期整合SSTables，丟棄不必要的數(shù)據(jù)。

讀操作

在讀操作中，Cassandra從mem-table中獲取值，并檢查bloom過(guò)濾器以找到包含所需數(shù)據(jù)的適當(dāng)SSTable。

有三種類(lèi)型的讀請(qǐng)求被協(xié)調(diào)者發(fā)送給副本。

• 直接請(qǐng)求
• 摘要要求
• 讀修復(fù)請(qǐng)求

協(xié)調(diào)器發(fā)送的直接請(qǐng)求到副本中的一個(gè)。 之后，協(xié)調(diào)器將摘要請(qǐng)求發(fā)送到由一致性級(jí)別指定的副本數(shù)，并檢查返回的數(shù)據(jù)是否是更新的數(shù)據(jù)。

之后，協(xié)調(diào)器將所有剩余的副本發(fā)送摘要請(qǐng)求。 如果任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出過(guò)期值，后臺(tái)讀修復(fù)請(qǐng)求將更新該數(shù)據(jù)。 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為讀修復(fù)機(jī)制。