Cassandra 的架构是怎样的？

推荐答案

Cassandra 的架构是一个分布式、去中心化的系统，具有高可用性和无单点故障的特点。它的架构主要包括以下几个关键组件：

1. 节点（Node）：Cassandra 集群中的每个服务器都是一个节点，负责存储和处理数据。
2. 数据中心（Data Center）：一组相关的节点组成一个数据中心，通常用于地理分布或逻辑隔离。
3. 集群（Cluster）：一个或多个数据中心组成一个集群，集群中的所有节点共同存储数据。
4. 环（Ring）：Cassandra 使用一致性哈希将数据分布在集群中的节点上，形成一个逻辑环结构。
5. 分区器（Partitioner）：决定数据在环上的分布方式，常用的分区器有 Murmur3Partitioner 和 RandomPartitioner。
6. 副本（Replica）：数据在多个节点上复制，以确保高可用性和容错性。
7. Gossip 协议：节点之间通过 Gossip 协议进行通信，交换状态信息。
8. 写路径和读路径：Cassandra 的写操作首先写入 Commit Log 和 Memtable，然后定期刷新到 SSTable。读操作则从 Memtable 和 SSTable 中读取数据。

本题详细解读

节点（Node）

每个节点在 Cassandra 集群中都是平等的，没有主从之分。节点负责存储数据、处理查询请求，并与其他节点通信以维护集群状态。

数据中心（Data Center）

数据中心是逻辑上的分组，通常用于地理分布或业务隔离。Cassandra 支持跨数据中心的复制，确保数据在不同地理位置的高可用性。

集群（Cluster）

集群由一个或多个数据中心组成，所有节点共同存储数据。集群中的节点通过 Gossip 协议进行通信，确保集群状态的一致性。

环（Ring）

Cassandra 使用一致性哈希将数据分布在集群中的节点上，形成一个逻辑环结构。每个节点负责环上的一部分数据，确保数据的均匀分布。

分区器（Partitioner）

分区器决定数据在环上的分布方式。常用的分区器有 Murmur3Partitioner 和 RandomPartitioner。Murmur3Partitioner 是默认的分区器，使用 Murmur3 哈希函数进行数据分布。

副本（Replica）

为了提高数据的可用性和容错性，Cassandra 在多个节点上复制数据。副本的数量和分布策略可以通过配置进行调整。

Gossip 协议

Gossip 协议是 Cassandra 节点之间进行通信的机制。节点通过 Gossip 协议交换状态信息，如节点的健康状况、负载情况等，确保集群状态的一致性。

写路径和读路径

• 写路径：写操作首先写入 Commit Log 和 Memtable。Commit Log 用于持久化数据，确保在节点崩溃时数据不会丢失。Memtable 是内存中的数据结构，用于快速写入。当 Memtable 达到一定大小时，数据会被刷新到磁盘上的 SSTable。
• 读路径：读操作从 Memtable 和 SSTable 中读取数据。Cassandra 使用 Bloom Filter 和 Key Cache 来加速读取操作，减少磁盘 I/O。

通过这种架构，Cassandra 能够提供高可用性、高性能和线性扩展能力，适用于大规模分布式系统。