Apache Cassandra
Apache Cassandra 是一个开源的分布式NoSQL数据库管理系统，设计用于处理大量数据跨多台服务器的分布式存储，具有高可用性和无单点故障的特性。它最初由Facebook开发，用于解决其收件箱搜索问题，后于2008年开源并成为Apache软件基金会的顶级项目。
概述[编辑 | 编辑源代码]
Apache Cassandra 采用分布式系统架构，具有以下核心特性：
- 线性可扩展性：通过添加节点实现容量和吞吐量的线性增长
- 高可用性：无单点故障，支持多数据中心部署
- 最终一致性：基于CAP定理优先保证分区容错性(P)和可用性(A)
- 灵活的数据模型：支持宽列存储模型
- 高性能写入：优化写入操作，适合时间序列数据等高频写入场景
架构设计[编辑 | 编辑源代码]
Cassandra 采用对等网络架构，所有节点地位相同，数据通过一致性哈希算法分布在整个集群中。
核心组件[编辑 | 编辑源代码]
- 节点(Node)：存储数据的基本单元
- 数据中心(Data Center)：物理或逻辑分组的一组节点
- 集群(Cluster)：包含一个或多个数据中心
- 分区器(Partitioner)：决定数据在集群中的分布方式
- 副本(Replica)：数据复制的份数，由复制因子(Replication Factor)控制
数据模型[编辑 | 编辑源代码]
Cassandra 使用类似键值存储的宽列模型，主要概念包括：
- Keyspace：类似关系数据库中的数据库
- Table：包含多行数据的容器
- Partition Key：决定数据物理分布的分区键
- Clustering Key：决定分区内数据排序的聚簇键
示例数据定义语言(DDL)：
CREATE KEYSPACE IF NOT EXISTS alloy_tracing
WITH replication = {'class': 'NetworkTopologyStrategy', 'DC1': 3};
CREATE TABLE traces (
trace_id uuid,
span_id uuid,
service_name text,
start_time timestamp,
duration int,
tags map<text, text>,
PRIMARY KEY (trace_id, span_id)
);
查询语言[编辑 | 编辑源代码]
Cassandra 提供类SQL的查询语言CQL(Cassandra Query Language)，但与标准SQL有重要区别：
- 不支持JOIN操作
- 查询必须包含分区键
- 排序只能在分区内进行
示例查询：
-- 查询特定追踪ID的所有span
SELECT * FROM traces WHERE trace_id = 123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000;
-- 查询耗时超过100ms的span
SELECT * FROM traces
WHERE duration > 100000000
ALLOW FILTERING;
实际应用[编辑 | 编辑源代码]
Cassandra 被广泛应用于以下场景：
在Alloy中的应用[编辑 | 编辑源代码]
作为Alloy推荐的存储后端，Cassandra提供了： 1. 高写入吞吐量，适合频繁的span数据写入 2. 灵活的schema设计，适应不同格式的追踪数据 3. 内置TTL支持，自动清理过期追踪数据
安装与配置[编辑 | 编辑源代码]
单节点开发环境[编辑 | 编辑源代码]
使用Docker快速启动Cassandra：
docker run --name cassandra -d -p 9042:9042 cassandra:latest
集群配置[编辑 | 编辑源代码]
配置cassandra.yaml关键参数：
cluster_name: 'AlloyCluster'
num_tokens: 256
seed_provider:
- class_name: org.apache.cassandra.locator.SimpleSeedProvider
parameters:
- seeds: "192.168.1.1,192.168.1.2"
listen_address: 192.168.1.1
rpc_address: 192.168.1.1
endpoint_snitch: GossipingPropertyFileSnitch
性能调优[编辑 | 编辑源代码]
- 压缩策略：根据读写比例选择LZ4或Snappy
- 缓存配置：合理设置键缓存和行缓存
- 一致性级别：根据业务需求选择ONE、QUORUM或ALL
- 批量操作：避免超大batch，通常不超过5KB
与其他技术比较[编辑 | 编辑源代码]
| 特性 | Cassandra | MongoDB | PostgreSQL |
|---|---|---|---|
| 数据模型 | 宽列存储 | 文档存储 | 关系型 |
| 扩展方式 | 水平扩展 | 水平扩展 | 垂直扩展 |
| 一致性模型 | 最终一致 | 强一致/最终一致 | 强一致 |
| 适用场景 | 高频写入 | 灵活文档 | 复杂查询 |