分布式存储系统：Cassandra：Cassandra的压缩与磁盘存储机制.docx

分布式存储系统：Cassandra：Cassandra 的压缩与磁盘存储

机制

1 Cassandra 概述

1.1 Cassandra 的历史与发展

Cassandra, 一个高度可扩展的分布式 NoSQL 数据库系统，由 Facebook 在

2008 年开发，旨在处理大规模数据的存储需求。其设计灵感来源于 Amazon 的

Dynamo 和 Google 的 Bigtable 论文。2009 年，Facebook 将 Cassandra 开源，随

� 2010 年: 成为 Apache 的顶级项目。

� 2011 年至今: 社区持续贡献，版本不断更新，功能增强，稳定性

提高。

1.2 Cassandra 的核心特性与优势

Cassandra 的核心特性使其在分布式存储领域独树一帜，以下几点是其主要

优势：

1.2.1 数据分布与容错

Cassandra 采用环形拓扑结构，数据被均匀分布于集群中的各个节点。每个

数据项都有多个副本，以提高数据的可用性和容错性。当一个节点失败时，其

他节点可以继续提供服务，确保数据的连续访问。

处理能力。新节点的加入不会影响现有节点的运行，数据会自动在集群中重新

分布。

1.2.4 高写入吞吐量

Cassandra 设计为支持高写入负载，尤其适用于写入密集型的应用场景。它

使用追加写入的方式，将数据写入到日志结构的磁盘存储中，减少了磁盘的随

机写入，提高了写入性能。

1.2.5 列式存储

与传统的行式存储不同，Cassandra 采用列式存储，这使得它在处理大量列

和时间序列数据时更加高效。列式存储优化了数据的读取和压缩，减少了磁盘

I/O 和网络传输。

了磁盘的随机写入，提高了数据的读取性能。SSTable 内部使用 Bloom Filter 和

索引，以快速定位数据。

1.2.8 示例：CQL（Cassandra 查询语言）操作

// 创建一个键空间

CREATE KEYSPACE IF NOT EXISTS myKeyspace

WITH REPLICATION = {'class' : 'SimpleStrategy', 'replication_factor' : 3};

// 创建一个表

CREATE TABLE IF NOT EXISTS myKeyspace.myTable (

id UUID PRIMARY KEY,

name text,

// 查询数据

SELECT * FROM myKeyspace.myTable WHERE id = 123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000;

在上述示例中，我们首先创建了一个键空间 myKeyspace，然后在该键空间

中创建了一个表 myTable。接着，我们使用 INSERT 语句插入了一条数据，最后

使用 SELECT 语句查询了特定 id 的数据。这些操作展示了 Cassandra 的基本数据

管理功能。

1.2.9 结论

Cassandra 的这些核心特性和优势使其成为处理大规模数据存储和高写入负

载的理想选择。无论是社交网络的实时数据处理，还是物联网设备的海量数据

存储，Cassandra 都能提供稳定、高效和可扩展的解决方案。

SSTable 由多个部分组成，包括： - 数据块：存储实际的数据。 - 索引块：

用于快速定位数据块中的数据。 - 压缩元数据：存储压缩信息，如压缩算法和

压缩块的大小。 - 摘要信息：提供数据块的快速概览，用于加速查询。 - 校验和：

用于数据完整性的检查。

2.1.2 SSTable 的创建与合并

当 Cassandra 的内存缓存（Memtable）达到一定大小时，它会被刷新到磁

盘上，形成一个新的 SSTable。随着数据的写入和更新，会生成多个 SSTable。

为了保持数据的连续性和减少磁盘碎片，Cassandra 会定期进行 SSTable 的合并

操作，称为“Compaction”。