Cassandra——类似levelDB的基于p2p架构的分布式NOSQL数据库

 C: Consistency 一致性

• A: Availability 可用性(指的是快速获取数据)

• P: Tolerance of network Partition 分区容忍性(分布式)

10年前，Eric Brewer教授指出了著名的CAP理论，后来Seth Gilbert 和 Nancy lynch两人证明了CAP理论的正确性。CAP理论告诉我们，一个分布式系统不可能满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时满足两个。

BASE模型反ACID模型，完全不同ACID模型，牺牲高一致性，获得可用性或可靠性： BasicallyAvailable基本可用。支持分区失败(e.g. sharding碎片划分数据库) Soft state软状态状态可以有一段时间不同步，异步。 Eventually consistent最终一致，最终数据是一致的就可以了，而不是时时一致。

Cassandra是什么

Cassandra 的名称来源于希腊神话，是特洛伊的一位悲剧性的女先知的名字，因此项目的Logo是一只放光的眼睛。

Cassandra是一个高可靠的大规模分布式存储系统。高度可伸缩的、一致的、分布式的结构化key-value存储方案，集Google BigTable的数据模型与Amazon Dynamo的完全分布式的架构于一身。2007由facebook开发，2009年成为Apache的孵化项目。

Cassandra使用了Google BigTable的数据模型，与面向行的传统的关系型数据库不同，这是一种面向列的数据库，列被组织成为列族（Column Family），在数据库中增加一列非常方便。对于搜索和一般的结构化数据存储，这个结构足够丰富和有效。

Cassandra的系统架构与Dynamo一脉相承，是基于O(1)DHT（分布式哈希表）的完全P2P架构，与传统的基于Sharding的数据库集群相比，Cassandra可以几乎无缝地加入或删除节点，非常适于对于节点规模变化比较快的应用场景。

Cassandra的数据会写入多个节点，来保证数据的可靠性，在一致性、可用性和网络分区耐受能力（CAP）的折衷问题上，Cassandra比较灵活，用户在读取时可以指定要求所有副本一致（高一致性）、读到一个副本即可（高可用性）或是通过选举来确认多数副本一致即可（折衷）。这样，Cassandra可以适用于有节点、网络失效，以及多数据中心的场景。

3. Cassandra特点

总结Cassandra的主要特点如下：

(1) 列表数据结构

在混合模式可以将超级列添加到5维的分布式Key-Value存储系统。

(2) 模式灵活

使用Cassandra，你不必提前解决记录中的字段。你可以在系统运行时随意的添加或移除字段。

(3) 真正的可扩展性

Cassandra是纯粹意义上的水平扩展。为给集群添加更多容量，可以增加动态添加节点即可。你不必重启任何进程，改变应用查询，或手动迁移任何数据。

(4) 多数据中心识别

你可以调整节点布局来避免某一个数据中心起火，一个备用的数据中心将至少有每条记录的完全复制。

(5) 范围查询

如果你不喜欢全部的键值查询，则可以设置键的范围来查询。

(6) 分布式写操作

你以在任何地方任何时间集中读或写任何数据。并且不会有任何单点失败。

 

吸引我选择Cassandra作为NoSQL的原因主要有如下三点：

极高的读写性能

Cassandra写数据时，首先会将请求写入Commit Log以确保数据不会丢失，然后再写入内存中的Memtable，超过内存容量后再将内存中的数据刷到磁盘的SSTable，并定期异步对SSTable做数据合并(Compaction)以减少数据读取时的查询时间。因为写入操作只涉及到顺序写入和内存操作，因此有非常高的写入性能。而进行读操作时，Cassandra支持像LevelDB一样的实现机制，数据分层存储，将热点数据放在Memtable和相对小的SSTable中，所以能实现非常高的读性能。

简单的部署结构

相对Hbase等的主从结构，Cassandra是去中心化的P2P结构，所有节点完全一样没有单点，对小公司来说，我完全可以选择数据复制份数为2，先用两三台机器把Cassandra搭起来，既能保证数据的可靠性也方便今后机器的扩展，而Hbase起码得四五台机器吧。以后为了更好地支持客户可能需要在多个地方建立数据中心，而Cassandra对多数据中心的支持也很好，可以方便地部署多个数据中心，今早还看到一个俄罗斯最大电信公司的案例。另外我们的机器现在托管在一个小机房里，万一到时机器满了无法增加要考虑搬迁机房时，使用多数据中心的方式也能做到无缝迁移。

和Spark的结合

Cassandra作为一个底层的存储系统，能够方便地和Spark集成进行实时计算，这一点对我们的业务场景有致命的吸引力，我看到国外有很多使用案例就是用Spark+Cassandra来实现Velocity计算，比如Ooyala。

 

有时间再细看下其架构和底层原理：

http://blog.jobbole.com/98970/

http://zqhxuyuan.github.io/2015/08/25/2015-08-25-Cassandra-Architecture/