现在的位置: 首页 > 数据库 > 正文

Cassandra存储有哪些机制

2020年06月30日 数据库 ⁄ 共 2111字 ⁄ 字号 评论关闭

  值得说一下的是Cassandra的存储机制,也是借鉴了Bigtable的设计,采用Memtable和SSTable的方式。和关系数据库一 样,Cassandra在写数据之前,也需要先记录日志,称之为commitlog ,然后数据才会写入到Column Family对应的Memtable中,并且Memtable中的内容是按照key排序好的。Memtable是一种内存结构,满足一定条件后批量刷新到 磁盘上,存储为SSTable。下面学步园小编来讲解下Cassandra存储有哪些机制?

  Cassandra存储有哪些机制

  因为SSTable数据不可更新,可能导致同一个Column Family的数据存储在多个SSTable中,这时查询数据时,需要去合并读取Column Family所有的SSTable和Memtable,这样到一个Column Family的数量很大的时候,可能导致查询效率严重下降。因此需要有一种机制能快速定位查询的Key落在哪些SSTable中,而不需要去读取合并所有 的SSTable。Cassandra采用的是Bloom Filter 算法,通过多个hash函数将key映射到一 个位图中,来快速判断这个key属于哪个SSTable。关于Bloom Filter,有兴趣的可以去看看参考文章4,5和6。

  为了避免大量SSTable带来的性能影响,Cassandra也提供一种定期将多个SSTable合并成一个新的SSTable的机制,因为每个 SSTable中的key都是已经排序好的,因此只需要做一次合并排序就可以完成该任务,代价还是可以接受的。所以在Cassandra的数据存储目录 中,可以看到三种类型的文件,格式类似于:

  Column Family Name-序号-Data.db

  Column Family Name-序号-Filter.db

  Column Family Name-序号-index.db

  其中Data.db文件是SSTable数据文件,SSTable是Sorted Strings Table的缩写,按照key排序后存储key/value键值字符串。index.db是索引文件,保存的是每个key在数据文件中的偏移位置,而 Filter.db则是Bloom Filter算法生产的映射文件。

  上面大致介绍了一下Cassandra的存储机制,通过将最新的写操作放在内存中的Memtable,然后定期刷新到磁盘持久化为 SSTable,Cassandra将随机写操作转换成了顺序写操作,这可以提升IO性能。

  最新写入的脏数据是在内存Memtable表中,因此必须有机制来确保异常情况下,能够将内存中的数据恢复出来。和关系型数据库系统一 样,Cassandra也是采用的先写日志再写数据的方式,其日志称之为Commitlog。

  Cassandra存储有哪些机制

  和Memtable/SSTable不一样的是,Commitlog是server级别的,不是Column Family级别的 。 每个Commitlog文件的大小是固定的,称之为一个Commitlog Segment,目前版本(0.5.1)中,这个大小是128MB,这是硬编码在代码(src\java\org\apache\cassandra \db\Commitlog.java)中的。当一个Commitlog文件写满以后,会新建一个的文件。当旧的Commitlog文件不再需要时,会自 动清除。

  每个Commitlog文件(Segment)都有一个固定大小(大小根据Column Family的数目而定)的CommitlogHeader 结 构,其中有两个重要的数组,每一个Column Family在这两个数组中都存在一个对应的元素。其中一个是位图数组(BitSet dirty ),如果Column Family对应的Memtable中有脏数据,则置为1,否则为0,这在恢复的时候可以指出哪些Column Family是需要利用Commitlog进行恢复的。另外一个是整数数组(int[] lastFlushedAt ), 保存的是Column Family在上一次Flush时日志的偏移位置,恢复时则可以从这个位置读取Commitlog记录。通过这两个数组结构,Cassandra可以在异 常重启服务的时候根据持久化的SSTable和Commitlog重构内存中Memtable的内容,也就是类似Oracle等关系型数据库的实例恢复。

  当Memtable flush到磁盘的SStable时,会将所有Commitlog文件的dirty数组对应的位清零,而在Commitlog达到大小限制创建新的文件 时,dirty数组会从上一个文件中继承过来。如果一个Commitlog文件的dirty数组全部被清零,则表示这个Commitlog在恢复的时候不 再需要,可以被清除。因此,在恢复的时候,所有的磁盘上存在的Commitlog文件都是需要的。

  以上就是关于“Cassandra存储有哪些机制”的内容,希望对大家有用。更多资讯请关注学步园。学步园,您学习IT技术的优质平台!

抱歉!评论已关闭.