Cassandra簡單介紹和二進制安裝

Cassandra簡介：

Apache Cassandra最初由Facebook開發，用於儲存收件箱等簡單格式數據，集GoogleBigTable的數據模型與Amazon Dynamo的完全分布式的架構於一身Facebook於2008將 Cassandra 開源，

Apache Cassandra是一個高度可擴展的高性能分布式數據庫，用於處理大量商用服務器上的大量數據，提供高可用性，無單點故障，是一種NoSQL類型的數據庫。 

由於Cassandra良好的可擴展性，被Digg、Twitter等知名Web 2.0網站所采納，成為了一種流行的分布式結構化數據存儲方案。

Cassandra特點：

Cassandra因其卓越的技術特性而變得如此受歡迎。下面給出了Cassandra的一些特性：

• 彈性可擴展性 - Cassandra是高度可擴展的; 它允許添加更多的硬件以適應更多的客戶和更多的數據根據要求。

• 始終基於架構 - Cassandra沒有單點故障，它可以連續用於不能承擔故障的關鍵業務應用程序。

• 快速線性性能 - Cassandra是線性可擴展性的，即它為你增加集群中的節點數量增加你的吞吐量。因此，保持一個快速的響應時間。

• 靈活的數據存儲 - Cassandra適應所有可能的數據格式，包括：結構化，半結構化和非結構化。它可以根據您的需要動態地適應變化的數據結構。

• 便捷的數據分發 - Cassandra通過在多個數據中心之間復制數據，可以靈活地在需要時分發數據。

• 事務支持 - Cassandra支持屬性，如原子性，一致性，隔離和持久性（ACID）。

• 快速寫入 - Cassandra被設計為在廉價的商品硬件上運行。 它執行快速寫入，並可以存儲數百TB的數據，而不犧牲讀取效率。

Cassandra架構：

Cassandra的設計目的是處理跨多個節點的大數據工作負載，而沒有任何單點故障。

Cassandra在其節點之間具有對等分布式系統，並且數據分布在集群中的所有節點之間。

• 集群中的所有節點都扮演相同的角色。 每個節點是獨立的，並且同時互連到其他節點。

• 集群中的每個節點都可以接受讀取和寫入請求，無論數據實際位於集群中的何處。

• 當節點關閉時，可以從網絡中的其他節點提供讀/寫請求。

Cassandra中的數據復制

在Cassandra中，集群中的一個或多個節點充當給定數據片段的副本。

如果檢測到一些節點以過期值響應，Cassandra將向客戶端返回最近的值。

返回最新的值后，Cassandra在后台執行讀修復以更新失效值。

下圖顯示了Cassandra如何在集群中的節點之間使用數據復制，以確保沒有單點故障的示意圖。

 注 - Cassandra在后台使用Gossip協議，允許節點相互通信並檢測集群中的任何故障節點。

Gossip協議是一個通信協議，一種傳播消息的方式，靈感來自於：瘟疫、社交網絡等。

使用Gossip協議的有：Redis Cluster、Consul、Apache Cassandra等。

Cassandra的組件：

Cassandra的關鍵組件如下：

• 節點 - 它是存儲數據的地方。

• 數據中心 - 它是相關節點的集合。

• 集群 - 集群是包含一個或多個數據中心的組件。

• 提交日志 - 提交日志是Cassandra中的崩潰恢復機制。每個寫操作都寫入提交日志。

• Mem-表 - mem-表是存儲器駐留的數據結構。提交日志后，數據將被寫入mem表。有時，對於單列族，將有多個mem表。

• SSTable - 它是一個磁盤文件，當其內容達到閾值時，數據從mem表中刷新。

• 布隆過濾器 - 這些只是快速，非確定性的算法，用於測試元素是否是集合的成員。它是一種特殊的緩存。 每次查詢后訪問Bloom過濾器。

JAVA&Cassandra安裝：

環境條件：

• Cassandra 3.0及更高版本需要Java 8u40或更高版本。
• Java 8的最新版本，即Oracle Java Standard Edition 8或OpenJDK 8。要驗證您是否安裝了正確的Java版本，請輸入。java -version
• 對於使用cqlsh，最新版本的Python 2.7。要驗證您是否安裝了正確的Python版本，請輸入。python --version

創建用戶和組：

在開始時，建議為Cassandra創建一個單獨的用戶，這樣可以不使用root達到權限隔離。

[root@tse3 Cassandra]# /usr/sbin/groupadd -g 10001 cassandra
[root@tse3 Cassandra]# /usr/sbin/useradd -u 10001 -g cassandra cassandra
[root@tse3 Cassandra]# id cassandra
uid=10001(cassandra) gid=10001(cassandra) groups=10001(cassandra)
[root@tse3 Cassandra]# passwd cassandra
[root@tse3 Cassandra]# chown -R cassandra:cassandra /Cassandra
[root@tse3 Cassandra]# chmod -R 775 /Cassandra

SSH設置和密鑰生成：

需要SSH設置才能在集群上執行不同的操作，例如啟動，停止和分布式守護程序shell操作。

要對Cassandra的不同用戶進行身份驗證，需要為Cassandra用戶提供公鑰/私鑰對，並與不同的用戶共享。

以下命令用於使用SSH生成鍵值對：

• 將公共密鑰表單id_rsa.pub復制到authorized_keys，
• 並提供所有者，
• 分別對authorized_keys文件的讀寫權限。

[root@tse3 Cassandra]# ssh-keygen -t rsa
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
Created directory '/root/.ssh'.
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
SHA256:PEWPzRcxD/BVBiuJTHdMtqtlp7O7uqSpBTQ8HSpsqQw root@tse3
The key's randomart image is:
+---[RSA 2048]----+
|          + o+Xo=|
|     . o * O =.X |
|  E   = * * * = .|
|   o o + +   o . |
|    o   S     + .|
|         o   + o |
|          . o o  |
|         . +   o |
|        ..o oo+o |
+----[SHA256]-----+
[root@tse3 .ssh]# cat ~/.ssh/id_rsa.pub >> ~/.ssh/authorized_keys
[root@tse3 .ssh]# chmod 775 ~/.ssh/authorized_keys

驗證SSH：

[root@tse3 .ssh]# ssh localhost

安裝JAVA環境：

Java是Cassandra的主要先決條件。 首先，您應該使用以下命令驗證系統中是否存在Java：

[root@tse3 ~]# java -version
-bash: java: command not found

如果您的系統中沒有Java，請按照以下步驟安裝Java。

以下鏈接下載JDK8：https://www.oracle.com/java/technologies/javase/javase-jdk8-downloads.html

Cassandra 3.0及更高版本需要Java 8u40或更高版本

我這邊下載了最新版的：jdk-8u241-linux-x64.tar.gz

我這邊是下載了tar包上傳到服務器，因為服務器下載速度太慢了

[root@tse3 downloads]# wget https://download.oracle.com/otn-pub/java/jdk/14+36/076bab302c7b4508975440c56f6cc26a/jdk-14_linux-x64_bin.tar.gz

下載好的包，解壓：

[root@tse3 downloads]# tar -zxvf jdk-8u241-linux-x64.tar.gz

移動jdk到/usr/local下面，對所有用戶可用：

[root@tse3 downloads]# mv jdk1.8.0_241 /usr/local/

要設置PATH和JAVA_HOME變量：

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_241
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre

將更改生效：

[root@tse3 lib]# source ~/.bash_profile

輸入命令查詢java版本，出現如下代表裝成功：

[root@tse3 bin]# java -version
java version "1.8.0_241"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_241-b07)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.241-b07, mixed mode)

 

安裝Cassandra：

先創建相關目錄

[root@tse3 /]# mkdir -p /var/lib/cassandra/{data,commitlog,saved_caches}
設置讀寫權限：
[root@tse3 /]# chmod 777 /var/lib/cassandra
[root@tse3 /]# chmod 777 /var/log/cassandra
[root@tse3 /]# chown -R cassandra:cassandra /cassandra/
[root@tse3 /]# chmod -R 777 /cassandra/

設置環境變量

[root@tse3 bin]# vim ~/.bash_profile 
export CASSANDRA_HOME=/cassandra
export PATH=$PATH:$CASSANDRA_HOME/bin
[root@tse3 bin]# source ~/.bash_profile 

1、先從官方網站獲取最新的tar包，我這里是按照3.11版本，已經獲取到地址了

[root@tse3 downloads]# wget https://www.apache.org/dyn/closer.lua/cassandra/3.11.6/apache-cassandra-3.11.6-bin.tar.gz

2、解壓下載的tar包

[root@tse3 downloads]# tar -zxvf apache-cassandra-3.11.6-bin.tar.gz

3、創建一個Cassandra目錄，然后移動數據到這個目錄下

[root@tse3 downloads]# mv apache-cassandra-3.11.6/* /cassandra/

配置Cassandra：

注意：如果您從deb或rpm包安裝了Cassandra，配置文件將位於Cassandra的/etc/cassandra目錄中。

我的是二進制安裝方法，所以配置文件在/conf里面。

用vi或者vim打開cassandra.yaml文件。驗證以下配置。 默認情況下，這些值將設置為指定的目錄。

[root@tse3 conf]# vim cassandra.yaml 
[root@tse3 conf]# pwd
/Cassandra/conf

#存儲數據的目錄，如果未設置則默認目錄為$CASSANDRA_HOME/data/data.
data_file_directories:
     - /var/lib/cassandra/data
#提交日志，如果未設置，則默認目錄為$CASSANDRA_HOME/data/commitlog.
commitlog_directory: /var/lib/cassandra/commitlog
#保存緩存，如果未設置，默認目錄$CASSANDRA_HOME/data/saved_caches.
saved_caches_directory: /var/lib/cassandra/saved_caches

cluster_name：集群的名稱。
seeds：用逗號分隔的群集種子IP地址列表。
storage_port注意：您不一定需要更改此設置，但請確保沒有防火牆阻止此端口。
listen_address：節點的IP地址，這是允許其他節點與此節點通信的地址，因此更改它很重要。或者，您可以設置listen_interface告訴Cassandra使用哪個接口，以及連續使用哪個地址。僅設置一個，而不要同時設置兩個。
native_transport_port：對於storage_port，請確保此端口未被防火牆阻止，因為客戶端將在此端口上與Cassandra通信。

data_file_directories：數據文件所在的一個或多個目錄。
commitlog_directory：提交日志文件所在的目錄。
saved_caches_directory：保存的緩存所在的目錄。
hints_directory：提示所在的目錄。
出於性能原因，如果您有多個磁盤，請考慮將提交日志和數據文件放在不同的磁盤上。

啟動Cassandra：

進入Cassandra主目錄

[root@tse3 bin]# pwd
/cassandra/bin
[root@tse3 bin]# cassandra -f -R

 

CQLSH使用連接測試：

cqlsh是用於通過CQL（Cassandra查詢語言）與Cassandra交互的命令行外殼。

它隨每個Cassandra軟件包一起提供，可以在cassandra可執行文件旁邊的bin/目錄中找到。

cqlsh利用Python本機協議驅動程序，並連接到命令行上指定的單個節點。

使用cqlsh，你可以

• 定義模式，
• 插入數據，
• 執行查詢。

[root@tse3 bin]# cqlsh
Connected to Test Cluster at 127.0.0.1:9042.
[cqlsh 5.0.1 | Cassandra 3.11.6 | CQL spec 3.4.4 | Native protocol v4]
Use HELP for help.
cqlsh> 

記錄的Shell命令

下面給出了Cqlsh記錄的shell命令。這些是用於執行任務的命令，如顯示幫助主題，退出cqlsh，描述等。

• HELP -顯示所有cqlsh命令的幫助主題。

• CAPTURE -捕獲命令的輸出並將其添加到文件。

• CONSISTENCY -顯示當前一致性級別，或設置新的一致性級別。

• COPY -將數據復制到Cassandra並從Cassandra復制數據。

• DESCRIBE -描述Cassandra及其對象的當前集群。

• EXPAND -縱向擴展查詢的輸出。

• EXIT -使用此命令，可以終止cqlsh。

• PAGING -啟用或禁用查詢分頁。

• SHOW -顯示當前cqlsh會話的詳細信息，如Cassandra版本，主機或數據類型假設。

• SOURCE -執行包含CQL語句的文件。

• TRACING -啟用或禁用請求跟蹤。

CQL數據定義命令

• CREATE KEYSPACE -在Cassandra中創建KeySpace。

• USE -連接到已創建的KeySpace。

• ALTER KEYSPACE -更改KeySpace的屬性。

• DROP KEYSPACE -刪除KeySpace。

• CREATE TABLE -在KeySpace中創建表。

• ALTER TABLE -修改表的列屬性。

• DROP TABLE -刪除表。

• TRUNCATE -從表中刪除所有數據。

• CREATE INDEX -在表的單個列上定義新索引。

• DROP INDEX -刪除命名索引。

CQL數據操作指令

• INSERT -在表中添加行的列。

• UPDATE -更新行的列。

• DELETE -從表中刪除數據。

• BATCH -一次執行多個DML語句。

CQL字句

• SELECT -此子句從表中讀取數據

• WHERE -where子句與select一起使用以讀取特定數據。

• ORDERBY -orderby子句與select一起使用，以特定順序讀取特定數據。