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詳解Cassandra數(shù)據(jù)模型

Cassandra是一個開源的分布式數(shù)據(jù)庫，結合了Dynamo的Key/Value與Bigtable的面向列的特點。

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Cassandra的特點如下：

1.靈活的schema：不需要象數(shù)據(jù)庫一樣預先設計schema，增加或者刪除字段非常方便（on the fly）。

2.支持range查詢：可以對Key進行范圍查詢。

3.高可用，可擴展：單點故障不影響集群服務，可線性擴展。
我們可以將Cassandra的數(shù)據(jù)模型想象成一個四維或者五維的Hash。

Column

Column是Cassandra中最小的數(shù)據(jù)單元。它是一個3元的數(shù)據(jù)類型，包含：name，value和timestamp。

將一個Column用JSON的形式表現(xiàn)出來如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {  // 這是一個column     
    2. 
  
  
  
  
  2. name: "逖靖寒的世界",    
    3. 
  
  
  
  
  3. value: "gpcuster@gmali.com",   
    4. 
  
  
  
  
  4. timestamp: 123456789  
    5. 
  
  
  
  
  5. }  
    6.

為了簡單起見，我們可以忽略timestamp。就把column想象成一個name/value即可。

注意，這里提到的name和value都是byte[]類型的，長度不限。

SuperColumn

我們可以將SuperColumn想象成Column的數(shù)組，它包含一個name，以及一系列相應的Column。

將一個SuperColumn用JSON的形式表現(xiàn)如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {     
    2. 
  
  
  
  
  2. // 這是一個SuperColumn     
    3. 
  
  
  
  
  3. name: "逖靖寒的世界",  
    4. 
  
  
  
  
  4.  // 包含一系列的Columns   
    5. 
  
  
  
  
  5. value: {    
    6. 
  
  
  
  
  6. street: {name: "street", value: "1234 x street", timestamp: 123456789},     
    7. 
  
  
  
  
  7.  city: {name: "city", value: "san francisco", timestamp: 123456789},     
    8. 
  
  
  
  
  8. zip: {name: "zip", value: "94107", timestamp: 123456789},    
    9. 
  
  
  
  
  9. }    
    10. 
  
  
  
  
  10. } 
    11.

Columns和SuperColumns都是name與value的組合。最大的不同在于Column的value是一個“string”，而SuperColumn的value是Columns的Map。

還有一點需要注意的是：SuperColumn’本身是不包含timestamp的。

ColumnFamily

ColumnFamily是一個包含了許多Row的結構，你可以將它想象成RDBMS中的Table。

每一個Row都包含有client提供的Key以及和該Key關聯(lián)的一系列Column。

我們可以看看結構：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. UserProfile = {   
    2. 
  
  
  
  
  2. // 這是一個ColumnFamily   
    3. 
  
  
  
  
  3. phatduckk: {     
    4. 
  
  
  
  
  4. // 這是對應ColumnFamily的key    
    5. 
  
  
  
  
  5. // 這是Key下對應的Column    
    6. 
  
  
  
  
  6.  username: "gpcuster",    
    7. 
  
  
  
  
  7.  email: "gpcuster@gmail.com",   
    8. 
  
  
  
  
  8. phone: "6666"     
    9. 
  
  
  
  
  9.  }, // 第一個row結束   
    10. 
  
  
  
  
  10. ieure: {    
    11. 
  
  
  
  
  11.  // 這是ColumnFamily的另一個key   
    12. 
  
  
  
  
  12. //這是另一個Key對應的column   
    13. 
  
  
  
  
  13.  username: "pengguo",   
    14. 
  
  
  
  
  14.  email: "pengguo@live.com",    
    15. 
  
  
  
  
  15.  phone: "888"   
    16. 
  
  
  
  
  16.  age: "66"    
    17. 
  
  
  
  
  17.  },    
    18. 
  
  
  
  
  18.  }  
    19.

ColumnFamily的類型可以為Standard，也可以是Super類型。

我們剛剛看到的那個例子是一個Standard類型的ColumnFamily。Standard類型的ColumnFamily包含了一系列的Columns（不是SuperColumn）。

Super類型的ColumnFamily包含了一系列的SuperColumn，但是并不能像SuperColumn那樣包含一系列Standard ColumnFamily。

這是一個簡單的例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. AddressBook = { // 這是一個Super類型的ColumnFamily     
    2. 
  
  
  
  
  2. phatduckk: {    // key   
    3. 
  
  
  
  
  3.   friend1: {street: "8th street", zip: "90210", city: "Beverley Hills", state: "CA"},   
    4. 
  
  
  
  
  4.  John: {street: "Howard street", zip: "94404", city: "FC", state: "CA"},    
    5. 
  
  
  
  
  5. Kim: {street: "X street", zip: "87876", city: "Balls", state: "VA"},    
    6. 
  
  
  
  
  6. Tod: {street: "Jerry street", zip: "54556", city: "Cartoon", state: "CO"},   
    7. 
  
  
  
  
  7. Bob: {street: "Q Blvd", zip: "24252", city: "Nowhere", state: "MN"},    
    8. 
  
  
  
  
  8.   ...   
    9. 
  
  
  
  
  9.  }, // row結束   
    10. 
  
  
  
  
  10.  ieure: {     // key   
    11. 
  
  
  
  
  11.     joey: {street: "A ave", zip: "55485", city: "Hell", state: "NV"},    
    12. 
  
  
  
  
  12.      William: {street: "Armpit Dr", zip: "93301", city: "Bakersfield", state: "CA"},   
    13. 
  
  
  
  
  13.   },    
    14. 
  
  
  
  
  14.  }  
    15.

Keyspace

Keyspace是我們的數(shù)據(jù)最外層，你所有的ColumnFamily都屬于某一個Keyspace。一般來說，我們的一個程序應用只會有一個Keyspace。

簡單測試

我們將Cassandra運行起來以后，啟動命令行，執(zhí)行如下操作：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['first'] = 'John'   
    2. 
  
  
  
  
  2. Value inserted.   
    3. 
  
  
  
  
  3. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['last'] = 'Smith'   
    4. 
  
  
  
  
  4. Value inserted.   
    5. 
  
  
  
  
  5. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['age'] = '42'   
    6. 
  
  
  
  
  6. Value inserted. 
    7.

這個時候，Cassandra中就已經(jīng)有3條數(shù)據(jù)了。

其中插入數(shù)據(jù)的各個字段含義如下：

接下來，我們執(zhí)行查詢操作：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. cassandra> get Keyspace1.Standard1['jsmith']   
    2. 
  
  
  
  
  2.   (column=age, value=42; timestamp=1249930062801)   
    3. 
  
  
  
  
  3.   (column=first, value=John; timestamp=1249930053103)   
    4. 
  
  
  
  
  4.   (column=last, value=Smith; timestamp=1249930058345)   
    5. 
  
  
  
  
  5. Returned 3 rows. 
    6.

這樣，我們就可以將之前插入的數(shù)據(jù)查詢出來了。

排序

有一點需要明確，我們使用Cassandra的時候，數(shù)據(jù)在寫入的時候就已經(jīng)排好順序了。

在某一個Key內(nèi)的所有Column都是按照它的Name來排序的。我們可以在storage-conf.xml文件中指定排序的類型。

目前Cassandra提供的排序類型有：BytesType, UTF8Type，LexicalUUIDType, TimeUUIDType, AsciiType，和LongType。

現(xiàn)在假設你的原始數(shù)據(jù)如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 123, value: "hello there"},   
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 3, value: "101010101010"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

當我們storage-conf.xml文件中指定排序的類型為LongType時：


排序后的數(shù)據(jù)就是這樣的：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 3, value: "101010101010"},     
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 123, value: "hello there"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

如果我們指定排序的類型為UTF8Type

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1.    
    2. 
  
  
  
  
  2.  
    3.

排序后的數(shù)據(jù)就是這樣的：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 123, value: "hello there"},      
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 3, value: "101010101010"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

大家可以看到，指定的排序類型不一樣，排序的結果也是完全不同的。

對于SuperColumn，我們有一個額外的排序維度，所以我們可以指定CompareSubcolumnsWith來進行另一個維度的排序類型。

假設我們的原始數(shù)據(jù)如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. { // first SuperColumn from a Row   
    2. 
  
  
  
  
  2.     name: "workAddress",   
    3. 
  
  
  
  
  3.     // and the columns within it   
    4. 
  
  
  
  
  4.     value: {   
    5. 
  
  
  
  
  5.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    6. 
  
  
  
  
  6.         city: {name: "city", value: "san francisco"},   
    7. 
  
  
  
  
  7.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    8. 
  
  
  
  
  8.     }   
    9. 
  
  
  
  
  9. },   
    10. 
  
  
  
  
  10. { // another SuperColumn from same Row   
    11. 
  
  
  
  
  11.     name: "homeAddress",   
    12. 
  
  
  
  
  12.     // and the columns within it   
    13. 
  
  
  
  
  13.     value: {   
    14. 
  
  
  
  
  14.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    15. 
  
  
  
  
  15.         city: {name: "city", value: "san francisco"},   
    16. 
  
  
  
  
  16.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    17. 
  
  
  
  
  17.     }   
    18. 
  
  
  
  
  18. } 
    19.

然后我們定義CompareSubcolumnsWith和CompareWith的排序類型都是UTF8Type，那么排序后的結果為：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {   
    2. 
  
  
  
  
  2.     // this one's first b/c when treated as UTF8 strings   
    3. 
  
  
  
  
  3.     { // another SuperColumn from same Row   
    4. 
  
  
  
  
  4.         // This Row comes first b/c "homeAddress" is before "workAddress"              
    5. 
  
  
  
  
  5.         name: "homeAddress",   
    6. 
  
  
  
  
  6.         // the columns within this SC are also sorted by their names too   
    7. 
  
  
  
  
  7.         value: {   
    8. 
  
  
  
  
  8.             // see, these are sorted by Column name too   
    9. 
  
  
  
  
  9.             city: {name: "city", value: "san francisco"},                  
    10. 
  
  
  
  
  10.             street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    11. 
  
  
  
  
  11.             zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    12. 
  
  
  
  
  12.         }   
    13. 
  
  
  
  
  13.     },          
    14. 
  
  
  
  
  14.     name: "workAddress",   
    15. 
  
  
  
  
  15.     value: {   
    16. 
  
  
  
  
  16.         // the columns within this SC are also sorted by their names too   
    17. 
  
  
  
  
  17.         city: {name: "city", value: "san francisco"},              
    18. 
  
  
  
  
  18.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    19. 
  
  
  
  
  19.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    20. 
  
  
  
  
  20.     }   
    21. 
  
  
  
  
  21. } 
    22.

再額外提一句，Cassandra的排序功能是允許我們自己實現(xiàn)的，只要你繼承org.apache.cassandra.db.marshal.IType就可以了。


名稱欄目：詳解Cassandra數(shù)據(jù)模型
文章出自：http://www.5511xx.com/article/ccosgeh.html