Cassandra的一致性級別


Apache Cassandra是一個分散式、高度可擴充套件的NoSQL資料庫管理系統,旨在跨商品伺服器管理海量資料。Cassandra的可配置一致性是其核心特性之一,允許使用者在資料一致性、速度和可用性之間取得平衡。在本篇文章中,我們將探討Cassandra的各種一致性級別,並提供使用示例。

在Cassandra中,一致性級別是指在向用戶提供響應之前需要響應的副本數量。Cassandra的一致性是可配置的,這意味著任何客戶端都可以決定需要多少一致性和可用性。它還在查詢級別分配,並且可以針對不同的服務元件進行修改。使用者可以為每個操作(讀和寫)指定多個一致性級別。在選擇業務的一致性級別時,應該理解一致性和可用性之間的權衡。根據您選擇的級別,Cassandra的一致性可能很強或很弱。

強一致性公式為R+W>RF,其中R代表讀取一致性,W代表寫入一致性,RF代表複製因子。如果R+W

Cassandra提供五個一致性級別

  • 一致性級別ONE − 對於讀或寫操作被認為成功,只需要一個節點確認即可。此級別提供最少的一致性保證,但提供最高的可用性和效能。此級別適用於資料完整性不太重要的應用程式,例如跟蹤使用者活動。

    示例 − 使用者配置檔案管理

    考慮一個允許使用者編輯和維護其個人資料的web應用程式。在這種情況下,不需要所有節點都對使用者個人資料資料達成一致,因此我們可以選擇一致性級別ONE。使用一致性級別ONE,應用程式可以立即從任何節點訪問使用者個人資料資訊,從而提高效能和可用性。

  • 一致性級別TWO − 對於讀或寫操作被認為成功,需要兩個節點確認。此級別比一致性級別ONE提供更高的一致性保證,同時提供足夠的可用性和效能。此級別適用於需要一定程度資料一致性的用例,例如管理使用者偏好。

    示例 − 在Cassandra中使用一致性級別2 (CL_TWO)的一個真例項子可能是社交媒體平臺,使用者可以在其中釋出和檢視內容。

    假設一個使用者以一致性級別2寫入帖子到Cassandra叢集。在這種情況下,Cassandra將帖子資料傳送到兩個節點,並等待至少一個節點確認。如果寫入成功,使用者將能夠立即檢視帖子。

    現在,假設另一個使用者嘗試檢視該帖子。讀取操作也將以一致性級別2啟動,Cassandra將從兩個節點讀取帖子資料,並返回它讀取的最新版本的資料。如果兩個節點返回不同的資料版本,Cassandra將使用最新版本並丟棄較舊版本。因此,使用者將能夠看到至少在一個節點上的最新帖子。

  • 一致性級別THREE − 在此一致性級別,對於讀或寫操作被認為成功,需要三個節點確認。此級別提供比一致性級別TWO更高的一致性保證,但以降低可用性和效能為代價。此級別適用於需要資料一致性的用例,例如金融交易。

    示例 − 處理交易的金融交易應用程式可能是Cassandra一致性級別3 (CL_THREE)的實際應用程式。

    假設一個使用者發起一個交易,為了成功,必須以一致性級別3寫入到Cassandra叢集。在這種情況下,Cassandra將交易資料寫入三個節點,並等待至少兩個節點確認。透過要求至少兩個節點的確認,CL_THREE保證寫入操作是健壯的,即使發生節點故障或網路分割槽,資料也是可用的。

    現在,假設另一個使用者嘗試檢視該交易。作為讀取操作的一部分,該操作也將以一致性級別3啟動,Cassandra將從三個節點讀取交易資料,並返回它讀取的最新版本的資料。如果三個節點返回不同的資料版本,Cassandra將使用最新版本並丟棄較舊版本。因此,使用者將能夠訪問最新且準確的交易資料。

  • 一致性級別QUORUM − 對於讀或寫操作被認為成功,需要滿足節點的仲裁數 (n/2 + 1),其中n是叢集中的節點總數。與一致性級別THREE相比,此級別提供更高的一致性保證,並提高可用性和效能。此級別適用於需要強資料一致性的用例,例如庫存管理。

    示例 − 銀行應用程式中的金融交易

    假設我們有一個銀行應用程式,允許使用者進行賬戶轉賬。在這種情況下,為了確保交易成功完成,我們需要高資料一致性。我們可以使用一致性級別QUORUM,它要求達成仲裁數的節點才能使交易被認為成功。使用一致性級別QUORUM,我們可以保證高資料一致性,同時保持良好的速度和可用性。

  • 一致性級別ALL − 對於讀或寫操作被認為成功,所有叢集節點都必須確認。此級別提供最強的一致性保證,但會犧牲效能和可用性。此級別適用於需要絕對資料一致性的用例,例如維護資料完整性。

    示例 − 假設我們有一個醫療應用程式,用於跟蹤患者資訊。在這種情況下,資料完整性至關重要,我們不能冒丟失或允許任何資料被破壞的風險。透過使用一致性級別ALL,我們可以確保在叢集被認為成功之前,所有節點都對資料達成一致。使用一致性級別ALL,我們可以保證資料完整性,但會犧牲效能和可用性。

結論

Cassandra的可調整一致性級別可以平衡資料一致性、可用性和效能。應根據具體的用例和資料一致性的重要性選擇合適的一致性級別。對於關鍵用例,可以使用較高的級別以提供強大的資料一致性;對於非關鍵用例,可以使用較低的級別以提高效能和可用性。選擇一致性級別時,理解一致性、可用性和效能之間的權衡至關重要。透過合理的規劃,開發者可以考慮Cassandra的一致性級別,建立可擴充套件且可靠的分散式應用程式。

更新於:2023年4月26日

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