Apache Cassandra

개요

아파치 카산드라(Apache Cassandra)는 오픈 소스로 개발된 분산형 NoSQL 데이터베이스입니다. 이는 파티션된 넓은 열(column) 저장 모델을 제공하며, 최종 일관성(eventual consistency)을 가진다.

아파치 카산드라는 원래 Facebook에서 설계되었으며, staged event-driven architecture (SEDA)를 사용하여 구현되었습니다. 이는 Amazon의 Dynamo 분산 저장 및 복제 기술과 Google의 Bigtable 데이터 및 저장 엔진 모델의 결합을 구현하기 위해 만들어졌습니다. Dynamo와 Bigtable은 모두 확장 가능하고 신뢰성이 높으며 고가용성을 갖춘 저장 시스템의 요구 사항을 충족시키기 위해 개발되었습니다. 그러나 각각은 개선할 수 있는 부분이 있었습니다.

카산드라는 이러한 두 시스템의 최상의 조합으로 설계되었으며, 데이터 풋프린트와 쿼리 양 모두에 대한 대규모 확장 요구 사항을 충족시키기 위해 개발되었습니다. 응용 프로그램들이 전 세계적인 복제와 항상 사용 가능한 저지연 읽기 및 쓰기를 필요로 할 때, 이는 현대적인 관계형 데이터베이스 시스템이 글로벌 규모의 응용 프로그램의 새로운 요구 사항을 충족시키기 어려워지는 상황에서 새로운 종류의 데이터베이스 모델을 설계하는 것이 필수적이었습니다.

카산드라와 같은 시스템은 이러한 도전에 대비하여 다음과 같은 설계 목표를 추구합니다:

• 전체 다중 마스터 데이터베이스 복제(Full multi-master database replication)
• 저지연 전 세계적인 가용성(Global availability at low latency)
• 저가의 하드웨어에서의 확장(Scaling out on commodity hardware)
• 각 추가 프로세서마다 선형적인 처리량 증가(Linear throughput increase with each additional processor)
• 온라인 로드 밸런싱과 클러스터 확장(Online load balancing and cluster growth)
• 파티션 키 지향 쿼리(Partitioned key-oriented queries)
• 유연한 스키마(Flexible schema)

 

특징

카산드라(Cassandra)는 데이터베이스 스키마를 생성하고 업데이트하며 데이터에 접근하기 위해 SQL과 유사한 언어인 카산드라 쿼리 언어(CQL, Cassandra Query Language)를 제공합니다. CQL을 사용하여 사용자는 다음과 같이 카산드라 노드 클러스터 내에서 데이터를 구성할 수 있습니다:

• Keyspace(키스페이스): 데이터셋이 데이터 센터마다 어떻게 복제되는지를 정의합니다. 복제는 클러스터 당 저장되는 사본의 수를 의미합니다. 키스페이스는 테이블을 포함합니다.
• Table(테이블): 파티션들의 모음에 대한 타입화된 스키마를 정의합니다. 테이블은 파티션들을 포함하며, 파티션은 로우들을, 로우는 컬럼들을 포함합니다. 카산드라 테이블은 기존 테이블에 새로운 컬럼들을 영향 없이 유연하게 추가할 수 있습니다.
• Partition(파티션): 카산드라의 모든 로우들이 클러스터 내에서 저장되는 노드를 식별하기 위해 필수적인 기본 키의 일부를 정의합니다. 성능이 뛰어난 쿼리는 쿼리에 파티션 키를 제공합니다.
• Row(로우): 파티션 키와 선택적으로 추가적인 클러스터링 키들로 식별되는 컬럼들의 모음을 포함합니다.
• Column(컬럼): 로우에 속하는 단일한 데이터 항목으로서 타입을 가지고 있습니다.

CQL은 파티션된 데이터셋을 대상으로 다양한 고급 기능을 지원합니다. 예를 들어:

1. 단일 파티션 경량 트랜잭션: 원자적인 비교 및 설정 의미론을 가진 단일 파티션 경량 트랜잭션을 지원합니다.
2. 사용자 정의 유형, 함수 및 집계 함수
3. 세트, 맵 및 리스트를 포함한 컬렉션 유형
4. 로컬 보조 인덱스
5. (실험적인) 머티리얼라이즈드 뷰

카산드라는 일반적으로 느리고 높은 가용성으로 전 세계적 의미론을 제공하기 어려운 연산을 구현하지 않습니다. 예를 들어, 카산드라는 다음을 지원하지 않습니다:

1. 파티션 간 트랜잭션
2. 분산 조인
3. 외래 키 또는 참조 무결성

 

운영

아파치 카산드라(Apache Cassandra) 구성 설정은 cassandra.yaml 파일에서 구성됩니다. 이 파일은 직접 편집하거나 구성 관리 도구의 도움으로 편집할 수 있습니다. 일부 설정은 온라인 인터페이스를 통해 실시간으로 조작할 수 있지만, 다른 설정은 데이터베이스를 재시작해야만 적용됩니다.

카산드라는 클러스터를 관리하는 도구를 제공합니다. nodetool 명령은 카산드라의 실시간 제어 인터페이스와 상호작용하여 cassandra.yaml에서 많은 설정을 런타임으로 조작할 수 있게 합니다. auditlogviewer는 감사 로그를 보는 데 사용됩니다. fqltool은 전체 쿼리 로그를 보고, 재실행하고 비교하는 데 사용됩니다. auditlogviewer와 fqltool은 아파치 카산드라 4.0에서 새로 추가된 도구입니다.

또한, 카산드라는 기본적으로 원자적 스냅샷 기능을 지원하여 카산드라의 데이터를 쉽게 백업 도구와 통합할 수 있는 시점의 스냅샷으로 제공합니다. 카산드라는 데이터가 기록되는대로 증분 백업을 지원하기도 합니다.

아파치 카산드라 4.0은 가상 테이블, 일시적 복제(실험적), 감사 로깅, 전체 쿼리 로깅 및 자바 11 지원(4.0.2 버전부터 완전 지원)을 포함하여 여러 가지 새로운 기능을 추가했습니다.