Cassandra 設(shè)計(jì)用來(lái)處理多節(jié)點(diǎn)大型數(shù)據(jù)工作負(fù)載，系統(tǒng)中沒(méi)有單點(diǎn)，Cassandra 采用peer-to-peer架構(gòu)，數(shù)據(jù)在所有節(jié)點(diǎn)之間分發(fā)。

• cluster中所有node具有相同的角色。每個(gè)node互相獨(dú)立，同時(shí)在內(nèi)部又互相溝通。
• cluster中所有node都可以處理讀寫(xiě)請(qǐng)求，而不用管數(shù)據(jù)具體在哪兒。
• 如果一個(gè)node掛了，其它node可以處理讀寫(xiě)請(qǐng)求。

1. node之間的溝通

Cassandra 各node之間采用 gossip 協(xié)議進(jìn)行溝通，gossip 進(jìn)程每秒與集群中最多三個(gè)node交換信息，信息包括node自身的信息以及與該node交換過(guò)信息的node的信息，這樣，所有node都可以很快獲取集群中所有的node信息。

2. Data distribution and replication

Cassandra是一個(gè)分區(qū)的按行存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)（partitioned row store database）。在Cassandra中，數(shù)據(jù)以table的形式組織起來(lái)，primary key唯一標(biāo)記一行，同時(shí)，primary key也決定了數(shù)據(jù)行存儲(chǔ)的node，replication是數(shù)據(jù)行的備份，Cassandra將數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)node上，從而實(shí)現(xiàn)高可用和容錯(cuò)。

下面分data distribution 和 replication兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，其中distribution說(shuō)明將數(shù)據(jù)分發(fā)到哪個(gè)node，replication說(shuō)明如何備份。

2.1 Data distribution

partitioner 決定了數(shù)據(jù)是怎樣在集群中分布的。簡(jiǎn)單的講，partitioner是一個(gè)函數(shù)，根據(jù)partition key產(chǎn)生一個(gè)唯一標(biāo)記一行的token，然后，這行數(shù)據(jù)根據(jù)token分發(fā)到集群中的節(jié)點(diǎn)，通常，partitioner是Hash函數(shù)。Cassandra提供了三種partitioner，包括Murmur3Partitioner（default）、RandomPartitioner、ByteOrderedPartitioner。(為更好理解這部分，可以參考一致性哈希)。

2.2 Data replication

Cassandra將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到多個(gè)node以實(shí)現(xiàn)高可用和容錯(cuò)，replication策略決定了將數(shù)據(jù)備份到哪些節(jié)點(diǎn)。

replication factor 指數(shù)據(jù)在整個(gè)cluster中的份數(shù)，如果replication factor等于1，則數(shù)據(jù)在整個(gè)集群中僅存在一份，此時(shí)，如果存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的node出現(xiàn)故障，那么數(shù)據(jù)就丟失了。在實(shí)踐中，replication factor 應(yīng)該不超過(guò)cluster中node的數(shù)量。

Cassandra提供了兩種replication 策略：

• SimpleStrategy: 僅適用于單datacenter 單 rack。根據(jù)partitioner存儲(chǔ)第一份replica，然后在順時(shí)針?lè)较虻南乱粋€(gè)node上存放下一份replica（不考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ?/li>
• NetworkTopologyStrategy: 可以方便的擴(kuò)展到多datacenter，推薦使用，同時(shí)，NetworkTopologyStrategy盡量避免將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相同的rack上。

3. Snitches

snitch 決定了node屬于哪個(gè)datacenter的哪個(gè)rack?？梢杂糜诟嬷狢assandra集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，以?shí)現(xiàn)高效的請(qǐng)求路由與分發(fā)、備份數(shù)據(jù)。

主要的snitch包括：

• dynamic snitching
• SimpleSnitch
• RackInferringSnitch
• PropertyFileSnitch
• GossipingPropertyFileSnitch
• ...

4. 總結(jié)

本文主要介紹Cassandra的架構(gòu)、數(shù)據(jù)distribution 與 replication，下一章介紹Cassandra的內(nèi)部信息，包括存儲(chǔ)引擎、Cassandra讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)一致性等。