开源Nosql数据库Cassandra3.0实战-集群部署与插件使用

简介

   Cassandra是一套开源分布式NoSQL数据库系统,Cassandra的主要特点是无中心的设计，其分布式集群由一堆数据库节点共同构成一个分布式网络服务，对Cassandra 的一个写操作，会被复制到其他节点上去，对Cassandra的读操作，也会被路由到某个节点上面去读取。对于一个Cassandra群集来说，扩展性能是比较简单的事情，只管在群集里面添加节点就可以了。

   随着Nosql的火热，Hbase、Mongodb已然成了NoSQL数据库的代表，而Cassandra在国内的使用却不多（据说360公司在大规模使用），根据百度指数的显示cassandra的火热度远远低于mongodb和Hbase。

    而在国外，根据数据库评分网站DB-Engines的16.10的最新数据，cassandra排名上升到了第7，排名远远高于Hbase。

• 优点：

1、模式灵活

使用Cassandra，像文档存储，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。这是一个惊人的效率提升，特别是在大型部署上。

2、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，可以指向另一台电脑。你不必重启任何进程，改变应用查询，或手动迁移任何数据。

3、多数据中心识别

你可以调整你的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。

4、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。

5、列表数据结构

在混合模式可以将超级列添加到5维。对于每个用户的索引，这是非常方便的。

6、分布式写操作

有可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

• 缺点

1. 读的性能太慢

无中心的设计，造成读数据时通过逆熵做计算，性能损耗很大，甚至会严重影响服务器运作。

2. 数据同步太慢（最终一致性延迟可能非常大）

由于无中心设计，要靠各节点传递信息。相互发通知告知状态，如果副本集有多份，其中又出现节点有宕机的情况，那么做到数据的一致性，延迟可能非常大，效率也很低的。

3. 用插入和更新代替查询，缺乏灵活性，所有查询都要求提前定义好。

与大多数数据库为读优化不同，Cassandra的写性能理论上是高于读性能的，因此非常适合流式的数据存储，尤其是写负载高于读负载的。与HBase比起来，它的随机访问性能要高很多，但不是很擅长区间扫描，因此可以作为HBase的即时查询缓存，由HBase进行批量的大数据处理，由Cassandra提供随机查询的接口

4. 不支持直接接入hadoop，不能实现MapReduce。

现在大数据的代名词就是hadoop，做为海量数据的框架不支持hadoop及MapReduce，就将被取代。除非Cassandra能够给出其他的定位，或者海量数据解决方案。DataStax公司，正在用Cassandra重构HDFS的文件系统，不知道是否可以成功。

一：部署cassandra

规划：

集群节点：3

10.10.8.3 

10.10.8.4

10.10.8.5

（1）配置jdk

• 10.10.8.3、10.10.8.4、10.10.8.5

$ wget http://download.oracle.com/otn-pub/java/jdk/8u112-b15/jdk-8u112-linux-x64.tar.gz
$ tar xf jdk-8u112-linux-x64.tar.gz -C /opt
$ vim /etc/profile
增加
export JAVA_HOME=/opt/jdk1.8.0_112
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
$ source /etc/profile

（2）安装Cassandra

• 10.10.8.3、10.10.8.4、10.10.8.5

$ wget http://apache.fayea.com/cassandra/3.0.9/apache-cassandra-3.0.9-bin.tar.gz
$ tar xvf apache-cassandra-3.0.9-bin.tar.gz -C /opt
$ ln -s  /opt/apache-cassandra-3.0.9 /opt/cassandra

（3）配置

• 10.10.8.3、10.10.8.4、10.10.8.5

$ copy conf/cassandra.yaml conf/cassandra.yaml.bak
$ vim conf/cassandra.yaml
#cassandra-3.0.9的精简配置，可以运行集群的最低配置。
cluster_name: 'My Cluster'            #集群名
num_tokens: 256
seed_provider:
    - class_name: org.apache.cassandra.locator.SimpleSeedProvider
      parameters:
          - seeds: "10.10.8.3,10.10.8.4,10.10.8.5"   #节点ip列表
listen_address: 10.10.8.5                 #进程监听地址
storage_port: 7000                        #集群中节点通信的端口号
start_native_transport: true              #开启native协议
native_transport_port: 9042               #客户端的交互端口

data_file_directories:
    - /data/cassandra/dbdata              # 数据位置，多盘的话可以写多个目录
commitlog_directory:
    - /data/cassandra/commitlog           #commitlog的路径，与data目录分开磁盘，提高性能
saved_caches_directory:
    - /data/cassandra/caches              #缓存数据目录
hints_directory:
    - /data/cassandra/hints
commitlog_sync: batch                     #批量记录commitlog，每隔一段时间将数据commitlog
commitlog_sync_batch_window_in_ms: 2      #batch模式下，批量操作缓存的时间间隔
#commitlog_sync: periodic                 #周期记录commitlog，每一次有数据更新都commitlog
#commitlog_sync_period_in_ms: 10000       #periodic模式，刷新commitlog的时间间隔

partitioner: org.apache.cassandra.dht.Murmur3Partitioner
endpoint_snitch: SimpleSnitch

如果使用cassandra的默认配置，只需要修改如下行即可，其他性能参数请参照官方文档。

10 cluster_name: 'My Cluster'
71 hints_directory: /data/cassandra/hints
169 data_file_directories:170      - /data/cassandra/dbdata
175 commitlog_directory: /data/cassandra/commitlog
287 saved_caches_directory: /data/cassandra/caches
343           - seeds: "10.10.8.3,10.10.8.4,10.10.8.5"
473 listen_address: localhost

（4）创建对应的目录

• 10.10.8.3、10.10.8.4、10.10.8.5

$ mkdir  -p /data/cassandra/{dbdata,commitlog,caches,hints}

（5）启动进程

• 10.10.8.3、10.10.8.4、10.10.8.5

$ /opt/cassandra/bin/cassandra

二：插件工具使用

（1）nodetool工具

nodetool是cassandra的集群和节点的管理和信息查看工具。

$ /opt/cassandra/bin/nodetool
usage: nodetool [(-u <username> | --username <username>)]
        [(-pw <password> | --password <password>)]
        [(-pwf <passwordFilePath> | --password-file <passwordFilePath>)]
        [(-h <host> | --host <host>)] [(-p <port> | --port <port>)] <command> [<args>]

1:查看集群状态

$/opt/cassandra/bin/nodetool status
Datacenter: datacenter1
=======================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address    Load       Tokens       Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.10.8.3  304.71 KB  256          68.0%             64b6a935-caa6-4ed5-857b-70963e74a81d  rack1
UN  10.10.8.4  173.84 KB  256          65.3%             db77bd8a-2655-41c6-b13e-584cf44b8162  rack1
UN  10.10.8.5  297.2 KB   256          66.7%             8fac64f8-1ed9-4ca3-af70-dee9ebcf77c2  rack1

2:当前节点状态

$/opt/cassandra/bin/nodetool info
ID                     : db77bd8a-2655-41c6-b13e-584cf44b8162
Gossip active          : true
Thrift active          : true
Native Transport active: true
Load                   : 173.84 KB
Generation No          : 1478159246
Uptime (seconds)       : 4554
Heap Memory (MB)       : 297.65 / 7987.25
Off Heap Memory (MB)   : 0.00
Data Center            : datacenter1
Rack                   : rack1
Exceptions             : 0
Key Cache              : entries 14, size 1.08 KB, capacity 100 MB, 110 hits, 127 requests, 0.866 recent hit rate, 14400 save period in seconds
Row Cache              : entries 0, size 0 bytes, capacity 0 bytes, 0 hits, 0 requests, NaN recent hit rate, 0 save period in seconds
Counter Cache          : entries 0, size 0 bytes, capacity 50 MB, 0 hits, 0 requests, NaN recent hit rate, 7200 save period in seconds
Token                  : (invoke with -T/--tokens to see all 256 tokens)

3:关闭cassandra的进程

$ /opt/cassandra/bin/nodetool stopdaemon
Cassandra has shutdown.
error: Connection refused
-- StackTrace --
java.net.ConnectException: Connection refused
        at java.net.PlainSocketImpl.socketConnect(Native Method)
        at java.net.AbstractPlainSocketImpl.doConnect(AbstractPlainSocketImpl.java:350)
        at java.net.AbstractPlainSocketImpl.connectToAddress(AbstractPlainSocketImpl.java:206)
        at java.net.AbstractPlainSocketImpl.connect(AbstractPlainSocketImpl.java:188)
        at java.net.SocksSocketImpl.connect(SocksSocketImpl.java:392)

4:查看各个列的数据详细信息、读写次数，响应时间等

$ /opt/cassandra/bin/nodetool cfstats
Keyspace: system_traces
        Read Count: 0
        Read Latency: NaN ms.
        Write Count: 0
        Write Latency: NaN ms.
        Pending Flushes: 0
                Table: events
                SSTable count: 0
                Space used (live): 0
                Space used (total): 0
                Space used by snapshots (total): 0
                Off heap memory used (total): 0
                SSTable Compression Ratio: 0.0
                Number of keys (estimate): 0
                Memtable cell count: 0
                Memtable data size: 0
                Memtable off heap memory used: 0
                Memtable switch count: 0

（2）cqlsh 命令行工具

cqlsh是cassandra的客户端命令行工具,替代了之前版本中的cassandra-cli，能实现对数据的增删改查等一些列的操作。

$ /opt/cassandra/bin/cqlsh
Usage: cqlsh [options] [host [port]]
CQL Shell for Apache Cassandra

1：安装python2.7(依赖python)

$ yum install openssl-devel              #防止python编译后没有ssl模块，导致cqlsh不可用
$ wget https://www.python.org/ftp/python/2.7/Python-2.7.tgz
$ tar xf Python-2.7.tgz
$ cd Python-2.7
$ mkdir /usr/local/python27
$ ./configure --prefix=/usr/local/python27
$ make&&make install
$ ln -s /usr/local/python27/bin/python2.7 /usr/bin/python2.7

如果遇到 ImportError: No module named _ssl ，就安装openssl-devel，然后再编译安装python

2:连接host

$ /opt/cassandra/bin/cqlsh 10.10.8.3 9042
Connected to My Cluster at 10.10.8.3:9042.
[cqlsh 5.0.1 | Cassandra 3.0.9 | CQL spec 3.4.0 | Native protocol v4]
Use HELP for help.
cqlsh> show version
[cqlsh 5.0.1 | Cassandra 3.0.9 | CQL spec 3.4.0 | Native protocol v4]
cqlsh> show host
Connected to My Cluster at 10.10.8.3:9042.

3：help命令可以看到 CQL数据操作语言的相关命令

cqlsh> help
Documented shell commands:
===========================
CAPTURE  CLS          COPY  DESCRIBE  EXPAND  LOGIN   SERIAL  SOURCE   UNICODE
CLEAR    CONSISTENCY  DESC  EXIT      HELP    PAGING  SHOW    TRACING
CQL help topics:
================
AGGREGATES               CREATE_KEYSPACE           DROP_TRIGGER      TEXT    
ALTER_KEYSPACE           CREATE_MATERIALIZED_VIEW  DROP_TYPE         TIME    
ALTER_MATERIALIZED_VIEW  CREATE_ROLE               DROP_USER         TIMESTAMP
ALTER_TABLE              CREATE_TABLE              FUNCTIONS         TRUNCATE
ALTER_TYPE               CREATE_TRIGGER            GRANT             TYPES   
ALTER_USER               CREATE_TYPE               INSERT            UPDATE  
APPLY                    CREATE_USER               INSERT_JSON       USE     
ASCII                    DATE                      INT               UUID    
BATCH                    DELETE                    JSON           
BEGIN                    DROP_AGGREGATE            KEYWORDS       
BLOB                     DROP_COLUMNFAMILY         LIST_PERMISSIONS
BOOLEAN                  DROP_FUNCTION             LIST_ROLES     
COUNTER                  DROP_INDEX                LIST_USERS     
CREATE_AGGREGATE         DROP_KEYSPACE             PERMISSIONS    
CREATE_COLUMNFAMILY      DROP_MATERIALIZED_VIEW    REVOKE         
CREATE_FUNCTION          DROP_ROLE                 SELECT         
CREATE_INDEX             DROP_TABLE                SELECT_JSON    
cqlsh>

参考资料

连接：http://cassandra.apache.org/doc/latest/                          ---官方文档

链接：http://jingyan.baidu.com/article/7e440953ec8a7e2fc0e2ef9b.html   ---优点

链接：https://www.zhihu.com/question/19592244/answer/21430967          ---缺点

连接：http://yikebocai.com/2014/06/cassandra-principle/                ---原理