详解Cassandra数据模型

Cassandra是一个开源的分布式数据库，结合了Dynamo的Key/Value与Bigtable的面向列的特点。

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Cassandra的特点如下：

1.灵活的schema：不需要象数据库一样预先设计schema，增加或者删除字段非常方便（on the fly）。

2.支持range查询：可以对Key进行范围查询。

3.高可用，可扩展：单点故障不影响集群服务，可线性扩展。
我们可以将Cassandra的数据模型想象成一个四维或者五维的Hash。

Column

Column是Cassandra中最小的数据单元。它是一个3元的数据类型，包含：name，value和timestamp。

将一个Column用JSON的形式表现出来如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {  // 这是一个column     
    2. 
  
  
  
  
  2. name: "逖靖寒的世界",    
    3. 
  
  
  
  
  3. value: "gpcuster@gmali.com",   
    4. 
  
  
  
  
  4. timestamp: 123456789  
    5. 
  
  
  
  
  5. }  
    6.

为了简单起见，我们可以忽略timestamp。就把column想象成一个name/value即可。

注意，这里提到的name和value都是byte[]类型的，长度不限。

SuperColumn

我们可以将SuperColumn想象成Column的数组，它包含一个name，以及一系列相应的Column。

将一个SuperColumn用JSON的形式表现如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {     
    2. 
  
  
  
  
  2. // 这是一个SuperColumn     
    3. 
  
  
  
  
  3. name: "逖靖寒的世界",  
    4. 
  
  
  
  
  4.  // 包含一系列的Columns   
    5. 
  
  
  
  
  5. value: {    
    6. 
  
  
  
  
  6. street: {name: "street", value: "1234 x street", timestamp: 123456789},     
    7. 
  
  
  
  
  7.  city: {name: "city", value: "san francisco", timestamp: 123456789},     
    8. 
  
  
  
  
  8. zip: {name: "zip", value: "94107", timestamp: 123456789},    
    9. 
  
  
  
  
  9. }    
    10. 
  
  
  
  
  10. } 
    11.

Columns和SuperColumns都是name与value的组合。最大的不同在于Column的value是一个“string”，而SuperColumn的value是Columns的Map。

还有一点需要注意的是：SuperColumn’本身是不包含timestamp的。

ColumnFamily

ColumnFamily是一个包含了许多Row的结构，你可以将它想象成RDBMS中的Table。

每一个Row都包含有client提供的Key以及和该Key关联的一系列Column。

我们可以看看结构：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. UserProfile = {   
    2. 
  
  
  
  
  2. // 这是一个ColumnFamily   
    3. 
  
  
  
  
  3. phatduckk: {     
    4. 
  
  
  
  
  4. // 这是对应ColumnFamily的key    
    5. 
  
  
  
  
  5. // 这是Key下对应的Column    
    6. 
  
  
  
  
  6.  username: "gpcuster",    
    7. 
  
  
  
  
  7.  email: "gpcuster@gmail.com",   
    8. 
  
  
  
  
  8. phone: "6666"     
    9. 
  
  
  
  
  9.  }, // 第一个row结束   
    10. 
  
  
  
  
  10. ieure: {    
    11. 
  
  
  
  
  11.  // 这是ColumnFamily的另一个key   
    12. 
  
  
  
  
  12. //这是另一个Key对应的column   
    13. 
  
  
  
  
  13.  username: "pengguo",   
    14. 
  
  
  
  
  14.  email: "pengguo@live.com",    
    15. 
  
  
  
  
  15.  phone: "888"   
    16. 
  
  
  
  
  16.  age: "66"    
    17. 
  
  
  
  
  17.  },    
    18. 
  
  
  
  
  18.  }  
    19.

ColumnFamily的类型可以为Standard，也可以是Super类型。

我们刚刚看到的那个例子是一个Standard类型的ColumnFamily。Standard类型的ColumnFamily包含了一系列的Columns（不是SuperColumn）。

Super类型的ColumnFamily包含了一系列的SuperColumn，但是并不能像SuperColumn那样包含一系列Standard ColumnFamily。

这是一个简单的例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. AddressBook = { // 这是一个Super类型的ColumnFamily     
    2. 
  
  
  
  
  2. phatduckk: {    // key   
    3. 
  
  
  
  
  3.   friend1: {street: "8th street", zip: "90210", city: "Beverley Hills", state: "CA"},   
    4. 
  
  
  
  
  4.  John: {street: "Howard street", zip: "94404", city: "FC", state: "CA"},    
    5. 
  
  
  
  
  5. Kim: {street: "X street", zip: "87876", city: "Balls", state: "VA"},    
    6. 
  
  
  
  
  6. Tod: {street: "Jerry street", zip: "54556", city: "Cartoon", state: "CO"},   
    7. 
  
  
  
  
  7. Bob: {street: "Q Blvd", zip: "24252", city: "Nowhere", state: "MN"},    
    8. 
  
  
  
  
  8.   ...   
    9. 
  
  
  
  
  9.  }, // row结束   
    10. 
  
  
  
  
  10.  ieure: {     // key   
    11. 
  
  
  
  
  11.     joey: {street: "A ave", zip: "55485", city: "Hell", state: "NV"},    
    12. 
  
  
  
  
  12.      William: {street: "Armpit Dr", zip: "93301", city: "Bakersfield", state: "CA"},   
    13. 
  
  
  
  
  13.   },    
    14. 
  
  
  
  
  14.  }  
    15.

Keyspace

Keyspace是我们的数据最外层，你所有的ColumnFamily都属于某一个Keyspace。一般来说，我们的一个程序应用只会有一个Keyspace。

简单测试

我们将Cassandra运行起来以后，启动命令行，执行如下操作：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['first'] = 'John'   
    2. 
  
  
  
  
  2. Value inserted.   
    3. 
  
  
  
  
  3. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['last'] = 'Smith'   
    4. 
  
  
  
  
  4. Value inserted.   
    5. 
  
  
  
  
  5. cassandra> set Keyspace1.Standard1['jsmith']['age'] = '42'   
    6. 
  
  
  
  
  6. Value inserted. 
    7.

这个时候，Cassandra中就已经有3条数据了。

其中插入数据的各个字段含义如下：

接下来，我们执行查询操作：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. cassandra> get Keyspace1.Standard1['jsmith']   
    2. 
  
  
  
  
  2.   (column=age, value=42; timestamp=1249930062801)   
    3. 
  
  
  
  
  3.   (column=first, value=John; timestamp=1249930053103)   
    4. 
  
  
  
  
  4.   (column=last, value=Smith; timestamp=1249930058345)   
    5. 
  
  
  
  
  5. Returned 3 rows. 
    6.

这样，我们就可以将之前插入的数据查询出来了。

排序

有一点需要明确，我们使用Cassandra的时候，数据在写入的时候就已经排好顺序了。

在某一个Key内的所有Column都是按照它的Name来排序的。我们可以在storage-conf.xml文件中指定排序的类型。

目前Cassandra提供的排序类型有：BytesType, UTF8Type，LexicalUUIDType, TimeUUIDType, AsciiType，和LongType。

现在假设你的原始数据如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 123, value: "hello there"},   
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 3, value: "101010101010"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

当我们storage-conf.xml文件中指定排序的类型为LongType时：


排序后的数据就是这样的：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 3, value: "101010101010"},     
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 123, value: "hello there"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

如果我们指定排序的类型为UTF8Type

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1.    
    2. 
  
  
  
  
  2.  
    3.

排序后的数据就是这样的：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {name: 123, value: "hello there"},      
    2. 
  
  
  
  
  2. {name: 3, value: "101010101010"},   
    3. 
  
  
  
  
  3. {name: 832416, value: "kjjkbcjkcbbd"},   
    4. 
  
  
  
  
  4. {name: 976, value: "kjjkbcjkcbbd"} 
    5.

大家可以看到，指定的排序类型不一样，排序的结果也是完全不同的。

对于SuperColumn，我们有一个额外的排序维度，所以我们可以指定CompareSubcolumnsWith来进行另一个维度的排序类型。

假设我们的原始数据如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. { // first SuperColumn from a Row   
    2. 
  
  
  
  
  2.     name: "workAddress",   
    3. 
  
  
  
  
  3.     // and the columns within it   
    4. 
  
  
  
  
  4.     value: {   
    5. 
  
  
  
  
  5.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    6. 
  
  
  
  
  6.         city: {name: "city", value: "san francisco"},   
    7. 
  
  
  
  
  7.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    8. 
  
  
  
  
  8.     }   
    9. 
  
  
  
  
  9. },   
    10. 
  
  
  
  
  10. { // another SuperColumn from same Row   
    11. 
  
  
  
  
  11.     name: "homeAddress",   
    12. 
  
  
  
  
  12.     // and the columns within it   
    13. 
  
  
  
  
  13.     value: {   
    14. 
  
  
  
  
  14.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    15. 
  
  
  
  
  15.         city: {name: "city", value: "san francisco"},   
    16. 
  
  
  
  
  16.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    17. 
  
  
  
  
  17.     }   
    18. 
  
  
  
  
  18. } 
    19.

然后我们定义CompareSubcolumnsWith和CompareWith的排序类型都是UTF8Type，那么排序后的结果为：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. {   
    2. 
  
  
  
  
  2.     // this one's first b/c when treated as UTF8 strings   
    3. 
  
  
  
  
  3.     { // another SuperColumn from same Row   
    4. 
  
  
  
  
  4.         // This Row comes first b/c "homeAddress" is before "workAddress"              
    5. 
  
  
  
  
  5.         name: "homeAddress",   
    6. 
  
  
  
  
  6.         // the columns within this SC are also sorted by their names too   
    7. 
  
  
  
  
  7.         value: {   
    8. 
  
  
  
  
  8.             // see, these are sorted by Column name too   
    9. 
  
  
  
  
  9.             city: {name: "city", value: "san francisco"},                  
    10. 
  
  
  
  
  10.             street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    11. 
  
  
  
  
  11.             zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    12. 
  
  
  
  
  12.         }   
    13. 
  
  
  
  
  13.     },          
    14. 
  
  
  
  
  14.     name: "workAddress",   
    15. 
  
  
  
  
  15.     value: {   
    16. 
  
  
  
  
  16.         // the columns within this SC are also sorted by their names too   
    17. 
  
  
  
  
  17.         city: {name: "city", value: "san francisco"},              
    18. 
  
  
  
  
  18.         street: {name: "street", value: "1234 x street"},   
    19. 
  
  
  
  
  19.         zip: {name: "zip", value: "94107"}   
    20. 
  
  
  
  
  20.     }   
    21. 
  
  
  
  
  21. } 
    22.

再额外提一句，Cassandra的排序功能是允许我们自己实现的，只要你继承org.apache.cassandra.db.marshal.IType就可以了。

分享名称：详解Cassandra数据模型
标题链接：http://www.mswzjz.cn/qtweb/news13/216613.html

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