Cassandra: 現代世界のための NoSQL データベース

公開: 2022-11-16

最近、NoSQL データベースが非常に人気があります。これらは、従来のリレーショナルデータベースよりも最新で柔軟なデータストレージへのアプローチと見なされています。最も人気のある NoSQL データベースの 1 つは Cassandra です。 Cassandra は、高度にスケーラブルで高可用性を提供する分散データベースです。 Facebook、Netflix、Instagram など、世界最大の企業で使用されています。この記事では、Cassandra を詳しく見て、Cassandra が特別な理由を見ていきます。

Apache Cassandra は、コミュニティが作成したオープンソースプロジェクトであり、一般に無料で利用できます。 Apache Cassandra は、高速の非構造化データと構造化データの管理を可能にするマルチサーバー Apache Cassandra ソリューションです。データベース管理のために Google Bigtable と Amazon Dynamo を統合し、個別のデータベース管理プラットフォームの必要性を排除します。これは、障害点が 1 つもない高可用性サービスです。 Cassandra は、多くの世界最大級の IT 企業に採用されています。 Instagram は毎日推定 8,000 万枚の写真を Cassandra にアップロードしています。 Apache Cassandra NoSQL データベースは、MongoDB NoSQL データベースのサブセットです。マルチノードの Cassandra クラスターを実行することで、Cassandra プラットフォームはサービスに対する突然の需要に簡単に対応できます。

Cassandra は幅広いコモディティサーバーを処理できるため、大規模なデータストレージに最適であり、同時に障害が発生することはありません。 MongoDB は、リレーショナル (つまり NoSQL) でもクロスプラットフォームでもないドキュメント指向のデータベースです。

Cassandra は Apache をベースにしています。 Apache Cassandra は、その NoSQL フレームワークで列指向データベースという用語を採用しています。センサーやソーシャルネットワーキングサイトなどのビッグデータアプリケーションは、その使用から恩恵を受けます。

誰が Cassandra を使用していますか? Cassandra は、Uber、Facebook、Netflix など、516 の異なる企業によって 516 の異なる技術スタックで使用されています。

Cassandra は本当に Nosql ですか?

Cassandra は、MongoDB に似た分散 NoSQL データベースです。 NoSQL データベースは軽量で、オープンソースで、非リレーショナルで、一般に分散型です。それらは、水平方向のスケーラビリティ、分散アーキテクチャ、およびスキーマ定義の柔軟性で知られています。

Facebook によって作成された Cassandra は、オープンソースプロジェクトとして利用できるようになりました。 Apache Cassandra データベースは、各テーブルに行と列があるテーブルにデータを格納します。 Cassandra のデータの非正規化は、クエリが一度に 1 つのテーブルに対してのみ実行されることを意味します。さまざまな列を持つ NoSQL データベースである Apache Cassandra は、列のファミリーです。これは、最も基本的な形式のキー値と従来のリレーショナルデータベース管理システムのハイブリッドです。データは行ではなく、セルの列に格納されます。幅の広い列のデータベースはテーブル結合を使用しないため、大量のデータが含まれている場合でも適切にスケーリングされる傾向があります。

CQL は、Cassandra で使用されるクエリ言語です。 CQL は比較的新しいインターフェースで、Cassandra からアクセスする場合は構造化照会言語に似ています。 CQL は、複数の変数、サブクエリ、または集計 (変数の by グループなど) の結合をサポートしていません。高性能アプリケーションに負荷がかかっている場合、Apache Cassandra データベースは優れた選択肢です。 Apache Cassandra の分散型の性質により、大きな負荷の処理が容易になり、回復力が向上します。 Cassandra のデプロイは、選択したデプロイモデルに応じて、オンプレミス、クラウド、または複数のクラウドプロバイダーで利用できます。インストールに関連付けられたノードの数を増やすと、システムの容量、スループット、または電力を増やすのに役立ちます。

データモデルは、他のデータモデルとは対照的に、データセットのサイズに上限がなく、水平方向のスケーリングが可能です。システムが個々のノードの障害に耐えられるように、各ノードにはデータのレプリカが保存されます。さらに、各ノードは独自のログファイルを保持できるため、システムがクラッシュしにくくなります。
MySQL は、世界で最も広く使用されている RDBMS です。何百万もの Web サイトやアプリケーションで使用されており、30 以上の言語で使用されています。一方、Cassandra は、ピアツーピアデータベースであるにもかかわらず、少数の Web サイトやアプリで使用されているピアツーピアデータベースです。
強力で用途の広いデータベースシステムである Apache Cassandra には、幅広い機能を含む多くの特徴が MySQL と共通しています。これらのシステムのどちらにも明確な長所と短所はありませんが、どちらも堅牢でスケーラブルな Web サイトとアプリケーションを作成するための便利なツールを提供します。
MySQL は、長い歴史と大規模なユーザーベースを持つ RDBMS を探している場合に最適なオプションです。一方、より使いやすく、より用途の広いシステムを好む場合は、Cassandra が適しています。

Cassandra はデータベースの次の大きなものですか?

データは非リレーショナルな方法で保存できるため、Cassandra NoSQL データベースは最も人気のあるデータベースの 1 つです。その結果、必要に応じてスケールアップまたはスケールダウンできる Web 上に大量のデータを格納するのに適しています。 Cassandra の列指向の性質により、構造化から半構造化、非構造化までの範囲のデータ型を格納するのに理想的です。また、リアルタイムデータベースを利用することで、企業は世界中のデータをリアルタイムで大規模に取り込んで処理することができます。

Cassandra が Nosql と呼ばれる理由

Cassandra は、従来のリレーショナルデータベースモデルを使用しないため、NoSQL データベースと呼ばれます。代わりに、より簡単にスケーリングできる、より柔軟なデータモデルを使用します。

Cassandra には多数の同時ユーザーがいて、分散して大規模にスケーリングできます。ピアツーピア通信を採用するアーキテクチャは、単一点障害を排除します。データは、行ごとに計算されたハッシュ関数に基づいてノード間でトークンによって分散されます。その結果、システム内の任意のノードがクエリコーディネーターの役割を果たすことができます。キー値データベースはオブジェクト指向ですが、列指向データベースはそうではありません。データの非正規化の結果、結合とサブクエリは Cassandra では意味がありません。 Cassandra を CQL に接続するには、CQL シェル、CQLshell、または他のプログラミング言語用にサポートされているドライバーを使用できます。

ビッグデータに関しては、Cassandra はさまざまなアプリケーションに最適なツールです。この形式でデータウェアハウスを格納する方法はありません。クエリの種類とその使用方法を理解することは非常に重要です。その結果、この強力な分散データベースを最大限に活用できます。

このように機能が異なるため、Cassandra は、データが常にクリーンアップされ、アクセス可能であることを保証することが難しいため、重大な欠点に直面する可能性があります。インデックスが作成されていないデータに関しては、変更がデータにどのように影響するかを判断するのが難しい場合があります。 MongoDB データストアは、データをすぐに変更することで、クリーンで最新の状態に保つことができます。
Cassandra には、システムに障害が発生した後にシステムを自動的に復元する組み込み機能はありません。データが時間通りに利用可能にならない場合、不利になる可能性があります。この機能は MongoDB によって提供され、システム障害が発生した場合にシステムを自動的に復元できます。
一般に、Cassandra は MongoDB よりも多くの利点を持つ強力なツールです。ただし、自動化が欠如しており、システム障害が発生した場合に単純なシステム障害を実行できないため、一部のアプリケーションではあまり望ましくありません。

Cassandra はあなたにとって適切な Nosql データベースですか?

非リレーショナルな方法 (SQL なし) でデータを格納および維持し、適切にスケーリングし、頻繁に分散され、ユーザーが簡単にアクセスできる NoSQL データベース。私たちの意見では、Cassandra は NoSQL データベースと見なされるすべての基準を満たしています。

Cassandra はどのタイプの Nosql Db ですか?

Apache Cassandra は、NoSQL 列と組み合わせて使用できる NoSQL データベースの一種です。 Apache Cassandra データベースは列で構成されています。 NoSQL という用語は、本質的にリレーショナルではなく、構造化データ、半構造化データ、非構造化データを含む任意の形式でデータを格納できるデータベースを指します。

列を使用して大規模なデータベース内の既存のデータを検索するために最適化されており、Apache Cassandra を利用しています。 Instagram、Netflix、および Reddit が収集したデータを保存するために使用している Cassandra は、分析システムの重要なコンポーネントです。 Cassandra は、ACID への準拠を必要とせず、フォールトトレラントであるため、人気を博しています。データアーキテクトは、Cassandra を使用してデータベース全体の一貫性を実現するために、一貫性のレベルと一連の時間制限を指定できます。 Cassandra では、1 つのノードで書き込みが失敗した場合にすべてのノードに一度に書き込む必要はありません。誰の書き込みも失われないようにします。さらに、Cassandra は、複数のノードにわたってデータを取り込み、保存できるため、フォールトトレランスを備えています。

CQL は、その名前が示すように、SQL に非常によく似たクエリ言語です。 PostgreSQL の構文の多くは SQL の構文と似ていますが、いくつかの違いに注意する必要があります。 CQL が結合をサポートしていないということは、結合を回避した場合に大幅に高速化できることを意味します。その結果、Cassandra は低コストで書き込みを行うため、正規化について心配する必要はほとんどありません。 Cassandra のどのグループにどの列が使用されるかは問題ではありません。これは無意味な制限のように見えるかもしれませんが、大規模なデータセットからのクエリを高速化できます。幅広いユーザーにサービスを提供するために、同じデータを持つ複数のテーブルを異なるクラスタリング列でクラスタ化できます。さらに、広範囲の値でデータをフィルタリングしようとすると、データの削除方法と同様に、多くのパフォーマンスの問題が発生します。

Cassandra blob データ型は 16 進数の一貫した表現を提供するため、データコレクション列およびカウンター列値で使用できます。 Cassandra の分散型の性質により、データを複数のサーバーに保存できるため、可用性とフェイルオーバーが向上します。

Cassandra はドキュメントデータベースですか

Cassandra は、可用性が高くスケーラブルな方法でデータを保存およびクエリできるドキュメントデータベースです。

多くの大企業は、スケーラビリティと高可用性を提供するために、オープンソースの分散データベースである Cassandra NoSQL データベースを信頼しています。これは、ミッションクリティカルなデータに必要な最小の待機時間と最高のパフォーマンスを提供する、非常に耐障害性の高いプラットフォームです。 Cassandra は、プライベートクラウドまたはサーバーにデプロイされているかどうかに関係なく、データセンター全体の停止に耐えることができ、両方でデータが失われることはありません。 NoSQL インフラストラクチャのソフトウェアエンジニアリングチームリードである Isaac Reath 氏によると、Bloomberg は 1,700 ノードのフリート全体で 1,700 以上の Cassandra ノードから 1 日あたり 200 億以上のリクエストを処理しています。「大量の書き込みスループットを処理し、スケーリングを維持できるサーバーが必要でした」と、Backblaze Cassandra エコシステムのシニアシステム管理者である Elliott Sims 氏は言います。

列指向のレイアウトでは、テーブル指向のレイアウトよりもデータの格納が容易になります。これにより、データの読み取りと検索がより簡単になります。
Cassandra は、さまざまなデータ型に加えて、テキスト、シリアル化されたオブジェクト、時系列など、さまざまなデータ型をサポートしています。

Mongodb 対 Cassandra: 最高のオープンソースデータベースはどれ?

MongoDB のドキュメント指向アーキテクチャは、データがテーブルではなくドキュメントとして保存されることを意味します。これは、従来のデータベースのテーブルの構成方法に似ています。ドキュメントフィールドはフィールドで構成されます。データ型はコンマで区別され、場合によってはフィールドで表すことができます。
MongoDB と Cassandra はどちらもオープンソースデータベースであり、誰でも変更したり新しい機能を追加したりできます。開発者は、さまざまなタイプの用途により適応できるため、簡単に使い始めることができます。

カサンドラの用途

これは、コモディティサーバー全体で大量のデータを管理し、複数のサーバーに分散されているオープンソースの NoSQL データベースです。これは、複数のコモディティサーバーにわたるスケーラビリティと高可用性により、最小限のダウンタイムで大量のデータを処理できる分散型ストレージシステムです。

オープンソースの NoSQL データベースである Cassandra は、分散 NoSQL データベースを活用することで、コモディティサーバー全体で大量のデータを管理します。 Cassandra は当初、Facebook によってオープンソースプロジェクトとしてリリースされましたが、後に Apache プロジェクトとして利用できるようになりました。単一障害点がなく、急速に拡張されているため、何千もの企業がこれに依存しています。 Cassandra は、複数のデータベースを管理するための単一ウィンドウインターフェイスを提供する分散データベース管理システムです。このプラットフォームを利用した複数のクラウドデータセンターで大量のデータが扱われています。 Cassandra の仕組みを理解するには、3 つの基本的なプロセスを詳細に理解する必要があります。このシステムの各コンポーネントは、アーキテクチャの上に構築され、その複製可能性に基づいて分割されます。

Cassandra は、独自の機能セットを備えたデータベースシステムです。複数のレプリカをサポートする Cassandra の機能は、その信頼性のために必要です。中央サーバーとは対照的に、複数のノードで実行されます。 Cassandra はさまざまな方法でスケールアップをサポートしているため、非常に簡単にスケールアップできます。 CQL は、行と列、およびテーブルベースのデータを操作するように設計されたデータ構造化言語です。 CQL 機能は、キー値とテーブル管理システムを結合します。データ複製は、Cassandra の耐障害性の重要な要素です。

整合性には、初期整合性と設定整合性の 2 種類があります。 Cassandra NoSQL データベース管理システムは、他のNoSQL システムにはない多くの利点と実用的な機能を備えたオープンソースシステムです。ピアツーピア通信は、Cassandra の最も重要な機能の 1 つであり、単一障害点を排除します。 1 つのセンターが破損した可能性があるという事実にもかかわらず、フォールトトレランス機能により、問題なく機能し続けることが保証されます。費やした時間、クリックした時間、ダウンロードした時間など、データベース内の各訪問者のプロファイルが記録されます。このユーザーに関する情報は分析され、好みに基づいて追加のエンターテイメントオプションを推奨するために使用されます。 Cassandra は、さまざまなインターネットアクティビティからデータを収集することで、詐欺と一致するパターンや不規則性を特定できます。

データベース管理は、Cassandra の強力な機能と独自の分散アーキテクチャを使用して、独立した開発者や大企業に人気のあるツールです。 Cassandra は、Facebook や Twitter などの世界最大の企業の一部で使用されており、遠距離間で高速な情報中継を提供しています。 Apache Cassandra バージョン4.1 は、2022 年 7 月にリリースされる予定です。

Netflix は、Cassandra のスケーラビリティが非常に有益であることを発見しました。トラフィックとデータストレージの需要が高まる中、同社は近年、データの局所性と分散システムの重要性を強調してきました。 Netflix のクラウドベースのバックオフィスに関する懸念が提起されましたが、Cassandra の分散アーキテクチャは簡単な選択であることが証明されました。 2013 年までに、Netflix のデータは主に Cassandra で構成され、同社は現在もそれを採用しています。 Netflix は、Cassandra のスケーラビリティのメリットを享受してきました。このスケーラビリティは、データの局所性と分散システムの重要性を強調して、創業以来同社の主要な機能でした。 Apple は定期的に Cassandra を使用して、1 秒あたり数百万回の操作 (読み取り/書き込み) を高いスケーラビリティで提供しています。

Cassandra はどのような問題を解決しますか?

Cassandra は、使いやすい方法で大規模な (Web) 操作を処理できます。たとえば、Amazon の Dynamo の論文 [7、p.205] では、相互接続されたハードウェアと接触すると何かが必ず失敗するという理論について説明しています。

Cassandra: 大きなファイルには最適なオプションではない

ただし、ファイルが大きい場合、Cassandra はファイルへの書き込みに時間がかかります。 Cassandra は、サイズが 1GB を超える大きなファイルを保存できない場合があります。このような場合は、MongoDB などの別のデータストレージの使用を検討することをお勧めします。 GetFile() を使用すると、ルートレベルでフォルダーを作成し、この関数を使用してCassandra テーブルから BLOB を取得できます。プログラムを実行した後、新しく生成されたイメージをルートフォルダーで確認できます。このアプローチのファイルサイズは、それを保証するのに十分小さいです。ファイルが大きい場合、Cassandra への書き込みに時間がかかることがあります。

Cassandra は分析に使用されますか?

多くの場合、ビッグデータは Cassandra に保存され、クエリが実行されます。Cassandra は、IoT 分析とリアルタイムデータ分析でますます人気が高まっています。分析プラットフォームは、 Cassandra 実装の強みを活用して拡張できる必要があります。 Knowiを使用すると、まさにそれを得ることができます。

Cassandra 対 Hadoop の討論: リアルタイム対分析

Cassandra 対 Hadoop の論争は何年もの間激しさを増しており、議論はさまざまな利点に基づいていることがよくあります。 Cassandra は OLTP データベースに近いと言われていますが、これはリアルタイムでアクセスできることを意味しますが、Hadoop は OLAP データベースに近いと言われています。つまり、分析やデータベース書き込みのために一括でアクセスできます。 Cassandra の支持者は、Web サーバーやストリーミングエンジンなどのアプリケーションのリアルタイム機能が理想的であると主張しています。 Cassandra は、Hadoop よりもレイテンシーが優れているとも言われています。一方、Hadoop の支持者は、その OLAP 機能により、大量のデータを分析するための優れた選択肢になると主張しています。さらに、Hadoop は列型ストレージを利用することで高いパフォーマンスを実現できるため、Cassandra の低いスループットは大きな問題ではないと主張しています。

Cassandra データモデル

Cassandra では、データモデリングを使用して、ビジネスプロセスをサポートするために必要なデータの要件とアクセスパターンを定義および分析できます。データモデルを使用すると、問題を定義し、最も適切なアプローチを選択するのに役立ちます。

これは、データモデルに関して RDBMS に期待するものとは異なります。この章の目的は、Cassandra のデータストレージの概要を説明することです。 Cassandra では、キースペースは、同じデータのコピーを受け取るマシンの集まりであり、レプリカをリングに配置するための戦略です。列には、キーまたは列名、値、およびタイムスタンプの 3 つの値が含まれます。「列ファミリー」という用語は、特定の順序で配置された行のコンテナを指します。次の表は、Cassandra のデータモデルと RDBMS のデータモデルの違いを示しています。

Cassandra: 高性能アプリケーションの正しい選択

Cassandra は、その高い読み取りパフォーマンスと高速応答機能により、ミッションクリティカルなアプリケーションにとって理想的なプラットフォームです。読み取り前書き込みの問題が回避されるため、読み取り速度が低下せず、適切にスケーリングされます。

カサンドラ対モンゴッド

MongoDB は複数のドキュメントを格納できるドキュメントストアデータベースですが、Cassandra は列指向のデータベースです。 MongoDB のマスター/スレーブアーキテクチャでは、マスターノード間の通信が可能ですが、Cassandra のピアツーピアアーキテクチャでは、すべてのノードが相互に通信できます。

MongoDB と Cassandra はどちらも、データの生成に使用できる NoSQL (SQL だけではない) データベースです。論理カテゴリやスキーマを必要とせずに NoSQL データベースに大量のデータを格納する機能は、従来のデータベースに大量のデータを格納する機能とは異なります。データの可用性に関する MongoDB と Cassandra の主な違いは戦略です。 MongoDB と Cassandra のライティングスキルの違いは顕著です。 Cassandras に複数のマスターノードを用意することで、より効率的に記述できます。速度とスケーラビリティが重要な場合は、Cassandra を検討してください。考慮すべき 3 番目の重要な要素は、クエリ言語をサポートするデータベースが必要かどうかです。

MongoDB はクエリ処理に JSON フラグメントを使用しますが、クエリ言語はまだサポートしていません。クエリ言語 CQL ( Cassandra Query Language ) も Cassandra で使用できます。いくつかの制限がありますが、構文は SQL と同じです。経験に加えて、組み込みの集計フレームワークに投資する価値があるかどうかを検討する必要がある場合もあります。MongoDB は、高品質のセカンダリインデックスと柔軟なデータモデルによって区別されます。 Cassandra のセカンダリインデックスではカーソルクエリのみを実行でき、プライマリインデックスでは単一の列と等価比較のみを実行できます。高負荷になると、MongoDB と Cassandra の両方がうまく機能します。一般に、MongoDB の一貫性要件は、他のシステムの一貫性要件よりも優れていると見なされています。

MongoDB を使用すると、読み取り負荷の高いワークロードは、メモリを気にすることなく線形スケーラビリティの恩恵を受けることができます。大規模な書き込みを処理する場合、複数の同時書き込みを処理できる Cassandra スクリプト言語の方が高速です。

Cassandra が Netflix に最適なデータベースである理由

Netflix のデータエンジニアリングチームは、Cassandra を使用して膨大なスケーラビリティ要件を処理しています。大量のデータを処理できる Cassandra の機能により、スムーズに動作します。さらに、高いスケーラビリティを備えています。 Netflix のデータエンジニアリングチームは、大量のデータを問題なく処理できるようにするために、この情報を必要としています。

Cassandra 対 Postgresql

Cassandra と PostgreSQL にはいくつかの重要な違いがあります。まず、Cassandra は NoSQL データベースです。つまり、データの保存に従来のリレーショナルモデルを使用していません。代わりに、Cassandra は列ベースのストレージモデルを使用します。これは、大量のデータを格納する場合により効率的です。次に、Cassandra は高度にスケーラブルになるように設計されています。つまり、パフォーマンスを犠牲にすることなく大量のデータを処理できます。最後に、Cassandra は可用性の高いデータベースです。つまり、1 つ以上のサーバーがダウンしてもデータを安全に保つことができます。

また、データをリアルタイムで複製できるため、可用性も高くなります。 Cassandra で使用できるレプリケーション機能はありません。
さらに、ディスク容量とメモリの消費が少ないため、全体的にエネルギー効率が高くなります。
高可用性で低コストのデータベースが必要な場合は、Cassandra データベースが適しています。

カサンドラ対ダイナモッド

Cassandra と DynamoDB には多くの違いがありますが、主な違いは次のとおりです。DynamoDB はマネージドサービスですが、Cassandra はそうではありません。 DynamoDB はデータの読み取りと書き込みに課金されますが、Cassandra には無料の読み取り/書き込みモデルがあります。 DynamoDB は DynamoDB Streams 機能を提供し、Cassandra はマテリアライズドビュー機能を提供します。 DynamoDB にはテーブルあたり 20 GB の制限がありますが、Cassandra には制限がありません。 DynamoDB は AWS クラウドでのみ利用できますが、Cassandra はオンプレミスまたはクラウドにデプロイできます。

DynamoDB と Cassandra: 違いは何ですか? オープンソースデータベースである Apache Cassandra とフルマネージドデータベースサービスである Amazon DynamoDB は、どちらも高レベルのセキュリティを備えています。 Cassandra は、幅広いメリットを提供するため、Apple、Facebook、Instagram、Twitter、eBay、Uber、Spotify、Netflix などの有名企業に最適です。 DynamoDB は、適応性が高く、費用対効果が高く、スケーラブルなソリューションであり、データに基づいて e コマースアプリやゲームアプリを作成しようとしている開発者にとって理想的です。 DynamoDB の自動スケーリングには、保存データを監視および暗号化するための構築済みメトリクスが含まれています。高速な書き込み、線形のスケーラビリティ、一定の可用性、および信頼性の高いデータセンター間のレプリケーションは、Cassandra の利点のほんの一部です。

Cassandra が大規模アプリケーションに最適なデータベースである理由

Cassandra データストアは、水平方向に拡張できる強力なデータストアであり、従来のデータベーステクノロジの制限を取り除きます。 Netflix などの大規模なアプリケーションに最適です。 DynamoDB は、開発者がモノのインターネット (IoT) やゲーム用のアプリケーションを作成できるようにする、人気のあるデータベースサービスです。