Cassandra là gì?
Cassandra (tên đầy đủ là Apache Cassandra) là một cơ sở dữ liệu phân tán NoSQL mã nguồn mở được phát triển năm 2008. Cassandra được thiết kế để xử lý lượng dữ liệu lớn trên nhiều máy chủ, môi trường đám mây lại và đa đám mây với tính khả dụng, khả năng mở rộng và độ tin cậy cao mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất. Nền tảng này giải quyết được những hạn chế của các công nghệ quản lý dữ liệu trước đây như SQL nên đây là lựa chọn phổ biến cho các nhà phát triển cá nhân hoặc doanh nghiệp lớn.
Apache Cassandra hoạt động như thế nào?
Apache Cassandra là hệ thống mạng ngang hàng, thiết kế dựa trên hai sản phẩm chính là DynamoDB và mô hình dữ liệu Big Table của Google. Nó bao gồm các nút cụm có các quyền đọc/ghi, không có nút chính mà thay vào đó các nút đều giao tiếp như nhau.
Trong khi các nút là vị trí lưu dữ liệu nằm trên một cụm (tập hợp đầy đủ các trung tâm dữ liệu). Các nút liên quan được nhóm lại trong các trung tâm. Dạng cấu trúc này có thể mở rộng khi cần thêm không gian, để thêm các nút vào. Mặt khác nó cũng cho phép bảo vệ dữ liệu, giúp đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu.
Trong Cassandra, một hệ thống phân vùng lưu trữ, truy vấn và chọn nơi lưu trữ bản sao dữ liệu, nó xảy ra thông qua khóa phân vùng. Mỗi nút giữ một mã thông báo dựa trên khóa phân vùng, giúp hệ thống định vị dữ liệu. Khi máy khách kết nối với cơ sở dữ liệu, một nút điều phối đảm bảo dữ liệu đến đúng nút đích. Nó được thực hiện với sự trợ giúp của các mã thông báo và hàm băm của khóa phân vùng.
Ngoài ra, Cassandra còn cho phép sao chép dữ liệu vào các nút sao chép, làm cho dữ liệu ít bị mất hơn. Điều này thể hiện độ tin cậy của Cassandra, khi một nút ngừng hoạt động, dữ liệu vẫn tồn tại trong các nút sao chép và không bị mất dữ liệu hoàn toàn.
Cassandra được dùng để làm gì?
Cassandra phù hợp sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính ứng dụng cao, hiệu suất có thể mở rộng và có thể chịu được tính nhất quán cuối cùng. Điển hình với các trường hợp sử dụng như sau:
- Sử dụng với các ứng dụng thông lượng cao: Nhờ khả năng xử lý khối lượng ghi lớn nên Cassandra phù hợp để ghi nhật ký, phát trực tuyến sự kiện, phân tích theo thời gian thực.
- Ứng dụng trong IoT: Nhờ khả năng ghi và mở rộng của Cassandra khiến nó phù hợp để lưu trưc dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị
- Sử dụng để theo dõi hoạt động trên website: Giúp quản lý lượng lớn dữ liệu tương tác người dùng theo thời gian thực
- Dữ liệu chuỗi thời gian: Lưu trữ và truy xuất dữ liệu có dấu thời gian hiệu quả để đo lường, phân tích và giám sát.
Tính năng, lợi ích của Cassandra
Khả năng mở rộng cao
Việc thêm các nút vào cụm Cassandra diễn ra khá dễ dàng ở bất kỳ thời điểm nào khi nhu cầu sử dụng tăng lên. Nó cho phép bạn mở rộng theo chiều ngang, các nút có vai trò bình đẳng. Điều này sẽ loại bỏ dược một điểm lỗi duy nhất và là tính năng nổi bật nhất của Cassandra.
Khả năng ghi nhanh
Cassandra có thông lượng rất cao không bị cản trở bởi kích thước. Ngoài ra, nó cũng có khả năng ghi nhanh vào cơ sở dữ liệu. Bước đầu tiên là nó sẽ thực hiện ghi vào nhật ký cam kết, để đảm bảo độ bền để bảo vệ dữ liệu với trường hợp bị hư hỏng hoặc thời gian chết của nút. Ghi vào nhật ký cam kết là quy trình nhanh chóng và hiệu quả.
Khả năng chịu lỗi
Cassandra có khả năng chịu lỗi tốt nhờ khả năng sao chép dữ liệu của nó. Sao chép dữ liệu thể hiện khả năng của hệ thống lưu trữ cùng một thông tin tại nhiều vị trí hoặc nút. Điều này làm cho nó có tính khả dụng cao, chịu lỗi trong hệ thống. Khi một nút gặp sự cố, sẽ không ảnh hưởng đến hệ thống vì dữ liệu đã được sao chép và lưu trữ trên các nút khác trong cùng một cụm. Nên nó có khả năng sao lưu và phục hồi cao.
Ngôn ngữ truy vấn Cassandra
Cassandra sử dụng ngôn ngữ truy vấn Cassandra (CQL) và là NoSQL nên bạn có thể di chuyển dữ liệu theo chiều ngang trên các cụm dễ dàng, có khả năng mở rộng và không bị giới hạn bởi các phép nối và lược đồ cố định.
Tính nhất quán có thể điều chỉnh
Apache Cassandra có hai loại nhất quán đó là nhất quán cuối cùng và nhất quán thiết lập. Nhất quán chuỗi là loại phát bất kỳ bản cập nhật hoặc thông tin nào đến các nút nơi dữ liệu liên quan được đặt. Nhất quán cuối cùng, máy khách phải chấp thuật ngay khi cụm nhận được lệnh ghi.
Đây là tính năng cho phép nhà phát triển quyết định lựa chọn bất kỳ loại nhất quán nào tùy thuộc vào chức năng đang thực hiện. Nhà phát triển có thể sử dụng một trong hai hoặc cả hai loại tính nhất quán bất kỳ lúc nào.
Nguồn mở miễn phí
Cassandra là một trong những sản phẩm mã nguồn mở được Apache lưu trữ và miễn phí sử dụng. Các công nghệ này hấp dẫn các tổ chức phát triển vì nó tiết kiệm chi phí, khả năng mở rộng và tính linh hoạt, giúp các tổ chức áp dụng nguồn mở báo cáo tốc độ đổi mới với tốc độ cao và áp dụng nhanh hơn.
Hạn chế của Cassandra
Song song với những lợi ích mà Cassandra mang lại, nó cũng còn tồn tại một số hạn chế như:
- Cassandra không hỗ trợ cho các thuộc tính cơ sở dữ liệu quan hệ và ACID.
- Cassandra không hỗ trợ cho tổng hợp và truy vấn phức tạp
- Độ phức tạp trong thiết kế và quản lý dữ liệu, cần chuyên môn để quản lý, điều chỉnh cụm Cassandra đạt hiệu suất tối ưu.
- Việc đạt được tính nhất quán cao trong mọi hoạt động có thể là một thách thức
- Có độ trễ lớn khi quản lý lượng dữ liệu và yêu cầu lớn
So sánh Cassandra và MongoDB
Apache Cassandra và MongoDB đều thuộc nhóm cơ sở dữ liệu NoSQL, và là mã nguồn mở miễn phí giúp bạn có thể tài và cấu hình theo nhu cầu. Tuy nhiên, hai dịch vụ này có những điểm khác biệt, sau đây chúng ta cùng phân tích nhé!
| Cassandra | MongoDB | |
| Kiến trúc | Phân tán phi tập trung: Không có nút trung tâm, mọi nút đều bình đẳng | Phân tán tập trung: Có một nút chính. |
| Mô hình dữ liệu | Dựa trên bảng cột, phù hợp với truy vấn thời gian thực và dữ liệu có cấu trúc hoặc bán cấu trúc. Thiết kế để xử lý khối lượng ghi lớn liên tục. | Lưu trữ dưới dạng tài liệu, phù hợp với dữ liệu phi cấu trúc và hoạt động tốt cho cả đọc và ghi. |
| Tính sẵn sàng | Tính sẵn sàng cao nhờ có nhiều nút chủ, phân vùng nút và sao chép khóa. Khi một nút gặp lỗi, cụm Cassandra vẫn hoạt đông bình thường. | Sử dụng nút chính duy nhất và nhiều nút bản sao, kết hợp với khả năng phân mảnh mang lại tính sẵn sàng cao và khả năng điều chỉnh quy mô linh hoạt. Tuy nhiên, có thể có độ trễ vì cần thời gian để chọn một nút chính mới khi nút chính trước đó gặp sự cố. |
| Ngôn ngữ truy vấn | Sử dụng CQL (tương tự SQL). Hạn chế hơn MQL, không hỗ trợ JOIN. | Sử dụng MQL, linh hoạt, hỗ trợ truy vấn phức tạp và JOIN. |
| Ứng dụng | Ứng dụng thời gian thực, ghi dữ liệu IoT, hệ thống log, ứng dụng phân tán toàn cầu. | Hệ thống quản lý nội dung (CMS), ứng dụng phi cấu trúc, quản lý tài liệu, hệ thống phân tích phức tạp. |
So sánh Cassandra và HBas
Apache HBase là một cơ sở dữ liệu NoSQL phân tán, mã nguồn mở được xây dựng dựa trên Hadoop Distributed File System (HDFS). Nó được thiết kế để lưu trữ và quản lý khối lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc, bán cấu trúc, hỗ trợ truy cập theo thời gian thực với hiệu năng cao.
HBase có khả năng mở rộng theo mô hình dựa trên cột, cho phép quản lý hiệu quả và đáng tin cậy các tập dữ liệu lớn được phân phối giữa nhiều máy chủ.
Apache Cassandra và Apache HBase có những điểm tương đồng khi đều là NoSQL và được thiết kế để xử lý lượng lớn dữ liệu trong môi trường phân tán. Tuy nhiên, chúng cũng có những điểm khác biệt nhất định, sau đây chúng ta cùng phân tích chi tiết nhé!
| Cassandra | HBase | |
| Kiến trúc | Phân tán phi tập trung: Không có nút trung tâm, các nút hoạt động ngang hàng, bình đẳng với nhau | Phân tán tập trung: Phụ thuộc vào HDFS và một nút chính |
| Phân vùng dữ liệu | Không hỗ trợ phân vùng theo thứ tự | Hỗ trợ phân vùng theo thứ tự |
| Tính sẵn sàng | Tính sẵn sàng cao, không có điểm lỗi đơn, dữ liệu tự động sao chép trên các nút. Hệ thống hoạt động bình thường ngay cả khi có một hoặc nhiều nút gặp lỗi. | Phụ thuộc vào HDFS và nút chính. Nếu nút chính lỗi, hệ thống sẽ bị ảnh hưởng. Cần cấu hình để đảm bảo khả năng chịu lỗi và có HA. |
| Tính nhất quán | Người dùng có thể điều chỉnh mức độ nhất quán, có sự đánh đổi giữa hiệu suất và tính nhất quán. | Tính nhất quán mạnh mẽ, đảm bảo tính nhất quán ngay lập tức. |
| Ngôn ngữ truy vấn | Sử dụng CQL (tương tự SQL) dễ sử dụng nhưng không hỗ trợ truy vấn phức tạp | Không có ngôn ngữ truy vấn, sử dụng lệnh shell hoặc truy vấn thông qua API Java hoặc Apache Phoenix. |
| Ứng dụng | Ứng dụng thời gian thực, ghi dữ liệu IoT, hệ thống log, ứng dụng phân tán toàn cầu. | Ứng dụng Phân tích dữ liệu lớn, Lưu trữ dữ liệu log, hệ thống lịch sử giao dịch, xử lý dữ liệu hàng loạt với Hadoop. |
Lời kết
Trên đây, LANIT đã chia sẻ chi tiết các thông tin về Cassandra – một NoSQL dùng để xử lý khối lượng lớn dữ liệu trên nhiều máy chủ mà không xảy ra lỗi hoặc gián đoạn. Nhờ hiệu suất tối ưu và khả năng mở rộng tốt, Cassandra là lựa chọn lý tưởng cho nhiều cá nhân/doanh nghiệp hiện nay.
Ngoài tìm hiểu về Cassandra, nếu bạn có nhu cầu thuê VPS hoặc thuê Server giá rẻ để phục vụ dự án của mình, liên hệ ngay LANIT để được tư vấn chi tiết nhé!
