Apache Cassandra este un sistem de gestiune a bazelor de date NoSQL, distribuit și cu cod sursă deschis.
Ce reprezintă Apache Cassandra?
Înainte de a deveni un proiect open source, Apache Cassandra a fost conceput inițial la Facebook (acum Meta), cu scopul de a combina funcționalitățile oferite de DynamoDB de la Amazon și Bigtable de la Google.
Este larg adoptat de organizații precum Netflix, Uber și Facebook, datorită disponibilității și capacității sale remarcabile de scalare.
Acest material informativ va explora structura Apache Cassandra, modul său de funcționare, precum și diversele sale caracteristici și avantaje, evidențiind relevanța sa ca parte a infrastructurii tehnologice.
Ce este NoSQL?
Apache Cassandra se încadrează în categoria bazelor de date denumite NoSQL. Spre deosebire de bazele de date relaționale sau SQL, acestea nu utilizează limbajul SQL sau relațiile în același mod.
Această abordare conferă avantaje în ceea ce privește ușurința de utilizare și flexibilitatea, sacrificând însă capacitatea de a realiza interogări mai complexe. Cu toate acestea, atât bazele de date NoSQL, cât și cele SQL, excelează în anumite domenii specifice.
Cum operează Apache Cassandra?
Cassandra funcționează prin intermediul limbajului Cassandra Query Language (CQL), care, din punct de vedere sintactic, prezintă similarități cu limbajul Structured Query Language (SQL) utilizat de bazele de date relaționale.
Totuși, nu suportă anumite funcționalități, cum ar fi îmbinările, prezente în majoritatea bazelor de date relaționale. Aceasta se datorează faptului că Cassandra este o bază de date orientată spre interogări. Astfel, baza de date este structurată în funcție de interogările anticipate.
Ulterior, tabelele sunt create astfel încât să furnizeze date suficiente pentru fiecare interogare, eliminând necesitatea de a combina tabele multiple. Această abordare rezultă într-o performanță rapidă. Sistemul poate fi instalat pe toate platformele majore de operare.
Arhitectura Cassandra
La nivel fundamental, Cassandra este alcătuită din noduri. Datele sunt stocate în aceste noduri, iar toate înregistrările cu aceeași cheie sunt grupate în același nod. Această organizare permite o procesare mai rapidă a interogărilor comparativ cu bazele de date SQL, unde tabelele pot fi dispersate pe mai multe mașini.
Sursa: cassandra.apache.org
Datele sunt replicate între noduri, asigurând astfel o disponibilitate ridicată, conform unui factor de replicare stabilit de creatorul bazei de date. Un ansamblu de noduri care stochează toate datele unei baze de date este denumit centru de date.
Un grup de centre de date formează un cluster. Prin utilizarea mai multor centre de date, se garantează disponibilitatea constantă a informațiilor, chiar și în cazul în care un centru de date devine inaccesibil în mod neașteptat.
Caracteristicile Apache Cassandra
Printre cele mai semnificative și distinctive atribute ale Apache Cassandra, care o diferențiază de alte opțiuni disponibile, se numără:
#1. Cod sursă deschis
Apache Cassandra este un proiect gratuit și open-source. Acest lucru înseamnă că codul sursă este accesibil online, diminuând posibilitatea existenței erorilor și vulnerabilităților care nu au fost identificate și remediate anterior.
Acest aspect este deosebit de important, deoarece informațiile utilizatorilor și ale companiilor reprezintă active valoroase care trebuie protejate cu rigurozitate.
#2. Utilizarea arhitecturii cu coloane late
Spre deosebire de majoritatea bazelor de date care stochează informațiile în fișiere bazate pe tabele, Apache Cassandra le organizează pe coloane.
Acest lucru accelerează procesul de căutare a unei valori într-o anumită coloană, deoarece nu mai este necesară scanarea întregului rând. Ca rezultat, operațiunile de căutare a datelor în Cassandra sunt la fel de eficiente ca utilizarea indexurilor în alte sisteme.
#3. Distribuție
Apache Cassandra este un sistem distribuit, ceea ce înseamnă că nu rulează pe o singură mașină. Această abordare contribuie la asigurarea unei înalte disponibilități a datelor, deoarece acestea sunt replicate pe diverse noduri și centre de date. De asemenea, accesul la date este mai rapid atunci când centrele de date sunt situate mai aproape de utilizator din punct de vedere geografic.
#4. Design orientat spre interogări
În proiectarea tradițională a bazelor de date, tabelele sunt create în funcție de entități. Prin normalizare, se stabilesc și se implementează relațiile dintre aceste entități în cadrul bazelor de date.
Adesea, în timpul interogărilor, relațiile se extind pe mai multe tabele. Când aceste tabele sunt stocate pe mașini diferite, accesul la date poate deveni lent.
Însă, în cazul Cassandra, structura tabelelor este definită în funcție de interogările pe care intenționați să le executați. Toate datele necesare pentru a satisface o interogare specifică sunt apoi stocate într-un singur tabel.
Avantajele Apache Cassandra
- Cost redus: sistemul de gestiune a bazei de date este oferit gratuit și poate fi descărcat de pe site-ul oficial Apache Cassandra. Totuși, infrastructura serverului necesară pentru a rula baza de date nu este gratuită.
- Disponibilitate crescută: Apache Cassandra este proiectată pentru a rezista la defecțiuni. Este concepută cu redundanță suficientă pentru a menține funcționalitatea chiar și în cazul în care unele părți ale bazei de date devin inaccesibile.
- Scalabilitate: noduri suplimentare pot fi adăugate la bază de date, iar capacitatea de stocare poate fi extinsă cu o întrerupere minimă sau inexistentă. Această caracteristică este ideală pentru crearea de aplicații cu un volum mare de date.
- Viteză sporită: datorită arhitecturii sale de coloane late și a designului orientat spre interogări, Apache Cassandra poate funcționa mai rapid comparativ cu alte sisteme de gestiune a bazelor de date.
În continuare, vom explora unele dintre cele mai valoroase resurse de învățare pentru a aprofunda cunoștințele despre Apache Cassandra.
Resurse de învățare
#1. Apache Cassandra: Tot ce trebuie să știți
Acest curs Udemy despre Apache Cassandra oferă un parcurs de la nivelul de începător până la cel profesionist, acoperind subiecte variate, de la prezentarea teoretică a Cassandra până la limbajul de interogare Cassandra.
Singura cerință pentru acest curs este o familiarizare cu bazele de date în general și cu sistemele Linux.
#2. Deveniți un dezvoltator certificat Cassandra: Examene de practică
Acest curs de certificare include două examene practice care vă vor pregăti pentru examenul de certificare a dezvoltatorilor Apache Cassandra oferit de Datastax Academy.
Fiecare examen are o durată de nouăzeci de minute și acoperă subiecte precum arhitectura, modelarea și limbajul de interogare Cassandra. Acest curs este ideal pentru dezvoltatorii care au deja cunoștințe despre Cassandra și doresc să obțină certificări profesionale.
#3. Apache Cassandra Essentials
Această carte pentru dezvoltatori vă învață cum să începeți să lucrați cu Apache Cassandra. Cititorii vor învăța cum să instaleze Cassandra și cum să configureze un cluster de baze de date. Ulterior, vor învăța limbajul de interogare Cassandra pentru a interacționa cu baza de date.
De asemenea, veți afla despre instrumentele pe care le puteți utiliza pentru a monitoriza clusterul și a depana interogările. Această resursă este ideală pentru cei care nu au mai lucrat cu Cassandra și doresc să înceapă.
#4. Stăpânirea Apache Cassandra
Concepută pentru persoanele cu experiență anterioară în utilizarea Cassandra, această carte îi învață pe cititori să scrie programe Cassandra mai eficiente și să configureze Cassandra pentru a obține performanțe superioare.
În plus, oferă informații despre integrarea Apache Cassandra cu Apache Spark pentru a construi sisteme de analiză a datelor.
Concluzii
Apache Cassandra este o alegere solidă pentru o bază de date în sistemele distribuite la scară largă. Fiabilitatea, scalabilitatea și viteza sa o fac o opțiune preferată pentru giganții din domeniul tehnologiei.
Învățarea și stăpânirea acestei baze de date vă vor oferi competențele necesare pentru a construi sisteme software care să servească în mod eficient milioane de utilizatori.
Apoi, puteți examina instrumentele de monitorizare Apache Cassandra pentru a urmări performanța bazei de date.