為什么選擇Apache Cassandra?

Apache Cassandra是一個(gè)免費(fèi)、開(kāi)源的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（relational database management systems，RDBMS）截然不同。Cassandra最初是在2009年1月作為Apache的一個(gè)孵化器項(xiàng)目啟動(dòng)的。不久，以Apache Cassandra項(xiàng)目主席Jonathan Ellis為首的提交者發(fā)布了Cassandra 0.3，并在此之后穩(wěn)定不斷地發(fā)布新的小版本。Cassandra已經(jīng)被Web領(lǐng)域的眾多巨頭用于生產(chǎn)環(huán)境，包括Facebook、Twitter和Netflix。Cassandra之所以越來(lái)越受到歡迎，很大程度上是因?yàn)樗�提供的出色的技術(shù)特性。它具有持久性、無(wú)縫可擴(kuò)展性，以及可調(diào)一致性，可以非�？斓貓�(zhí)行寫(xiě)操作，可以存儲(chǔ)數(shù)百TB的數(shù)據(jù)，而且是去中心化的和對(duì)稱(chēng)的，所以不存在單點(diǎn)失效問(wèn)題。此外，它還是高度可用的，提供了一個(gè)基于Cassandra查詢(xún)語(yǔ)言（Cassandra Query Language，CQL）的數(shù)據(jù)模型。

本書(shū)的讀者對(duì)象

這本書(shū)適用各類(lèi)讀者，對(duì)以下讀者會(huì)非常有用。

? 大規(guī)模、高容量應(yīng)用（比如Web 2.0社交應(yīng)用或電子商務(wù)網(wǎng)站）的開(kāi)發(fā)人員。

? 應(yīng)用架構(gòu)師或數(shù)據(jù)架構(gòu)師，需要了解有哪些高性能、去中心化、彈性數(shù)據(jù)庫(kù)選擇。

? 目前使用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理員或開(kāi)發(fā)人員，需要了解如何實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)且最終一致的數(shù)據(jù)庫(kù)。

? 希望了解Cassandra及相關(guān)列式數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)（和不足）的管理者，來(lái)幫助做出有關(guān)技術(shù)戰(zhàn)略的決策。

? 正在設(shè)計(jì)Cassandra或其他非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)項(xiàng)目的學(xué)生、分析師或研究人員。

這本書(shū)是一本技術(shù)指南。在很多方面，Cassandra代表了一種考慮數(shù)據(jù)的新思。過(guò)去15~20年間獲得專(zhuān)業(yè)技能的很多開(kāi)發(fā)人員非常精通用純粹的關(guān)系或面向?qū)ο蠓绞絹?lái)考慮數(shù)據(jù)。Cassandra的數(shù)據(jù)模型則完全不同，開(kāi)始時(shí)可能很難理解，特別是有些人已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)是什么（以及應(yīng)該是什么）有了先入為主的想法，尤其他們可能難以接受。

使用Cassandra并不意味著你必須是一名Java開(kāi)發(fā)人員。不過(guò)，Cassandra是用Java寫(xiě)的，所以如果要深入分析源代碼，扎實(shí)地理解Java非常重要。雖然并不嚴(yán)格要求懂Java，但這有助于你更好地理解異常、了解如何構(gòu)建源代碼，以及如何使用一些流行的客戶(hù)端。本書(shū)中的很多例子都是用Java寫(xiě)的。不過(guò)，根據(jù)訪問(wèn)Cassandra所用的接口，完全可以采用多種語(yǔ)言來(lái)使用Cassandra，包括C#、Python、node.js、PHP和Ruby。

最后，假設(shè)讀者已經(jīng)了解Web是如何工作的，能夠使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），并對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的典型問(wèn)題有所了解。你可能是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的開(kāi)發(fā)人員或管理員，不過(guò)有時(shí)會(huì)遇到Cassandra世界里使用的一些不太熟悉的工具。比如Cassandra使用Apache Ant構(gòu)建，另外可以通過(guò)Git獲得Cassandra源代碼。有時(shí)候我們認(rèn)為你可能需要做一些自己的設(shè)置才能運(yùn)行某些例子，在這種情況下我們會(huì)特別說(shuō)明。

本書(shū)的主要內(nèi)容

在合理的范圍內(nèi)，本書(shū)把各章設(shè)計(jì)作為獨(dú)立的指南。對(duì)于一本關(guān)于Cassandra的書(shū)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樽x者可能水平各異，而且技術(shù)變化很快。借用軟件領(lǐng)域的一個(gè)說(shuō)法，這本書(shū)設(shè)計(jì)為“模塊化”的。如果你剛接觸Cassandra，可以按順序閱讀；如果你已經(jīng)過(guò)了入門(mén)階段，也可以在后面的章節(jié)中找到你需要的內(nèi)容，每一章都可以作為一個(gè)獨(dú)立的指南來(lái)閱讀。

本書(shū)組織如下：

第1章，超越關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

這一章將回顧了獲得極大成功的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史，并介紹非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（如Cassandra）的蓬勃興起。

第2章，Cassandra簡(jiǎn)介

這一章介紹Cassandra，并討論它有哪些讓人激動(dòng)和不同尋常的地方，它來(lái)自哪里，另外有哪些優(yōu)點(diǎn)。

第3章，安裝Cassandra

這一章會(huì)帶著你安裝和運(yùn)行Cassandra，并嘗試它的一些基本特性。

第4章，Cassandra查詢(xún)語(yǔ)言

這一章介紹Cassandra的數(shù)據(jù)模型，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)它與傳統(tǒng)關(guān)系模型的區(qū)別。我們還會(huì)討論如何用Cassandra查詢(xún)語(yǔ)言(CQL)表示這個(gè)模型。

第5章，數(shù)據(jù)建模

這一章介紹Cassandra中數(shù)據(jù)建模的原則和過(guò)程。我們會(huì)分析一個(gè)大家熟悉的領(lǐng)域，來(lái)建立一個(gè)實(shí)際可用的模式。

第6章，Cassandra架構(gòu)

這一章將幫助你了解讀寫(xiě)操作時(shí)發(fā)生了什么，另外Cassandra如何實(shí)現(xiàn)它的一些突出特點(diǎn)，如持久性和高可用性。我們會(huì)深入地理解一些更復(fù)雜的內(nèi)部工作方式，如Gossip協(xié)議、提示移交、讀修復(fù)、Merkle樹(shù)等。

第7章，配置Cassandra

這一章會(huì)介紹如何指定分區(qū)器、副本放置策略和snitch。我們會(huì)建立一個(gè)集群，并查看不同配置選擇的影響。

第8章，客戶(hù)端

面向不同的語(yǔ)言有很多不同的客戶(hù)端，包括Java、Python、node.js、Ruby、C#和PHP，這些客戶(hù)端對(duì)Cassandra的底層API提供了抽象。我們會(huì)幫助你了解常用驅(qū)動(dòng)程序的特性。

第9章，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)

在前面章節(jié)的基礎(chǔ)上，我們將學(xué)習(xí)Cassandra“在底層”是如何讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的。我們還會(huì)討論批處理（batch）、輕量級(jí)事務(wù)和分頁(yè)（paging）等概念。

第10章，監(jiān)控

一旦建立和運(yùn)行集群，可能需要監(jiān)控集群的使用情況、內(nèi)存模式和線(xiàn)程模式，了解它的一般活動(dòng)。Cassandra內(nèi)置有一個(gè)功能豐富的Java管理擴(kuò)展(JMX)接口，可以用來(lái)監(jiān)控所有這些方面及其他一些方面。

第11章，維護(hù)

利用服務(wù)器自帶的一些工具可以讓Cassandra集群的持續(xù)維護(hù)變得更為容易。我們會(huì)介紹如何退服一個(gè)節(jié)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)集群的負(fù)載平衡、獲得統(tǒng)計(jì)信息，以及完成其他日常的運(yùn)維任務(wù)。

第12章，性能調(diào)優(yōu)

Cassandra最突出的特性之一就是它的速度非常快，不過(guò)還有很多方面可以進(jìn)一步優(yōu)化以提高性能，包括內(nèi)存設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、硬件選擇、緩存，以及緩沖區(qū)大小。

第13章，安全性

NoSQL技術(shù)經(jīng)常因?yàn)榘踩�性方面的短板而遭到詬病。好在Cassandra提供了認(rèn)證、授權(quán)和加密特性，我們將在這一章學(xué)習(xí)如何配置這些特性。

第14章，部署和集成

在本書(shū)的最后，我們會(huì)討論規(guī)劃集群部署的注意事項(xiàng)，包括使用Amazon、Microsoft和Google等提供商的云部署。這一章還會(huì)介紹經(jīng)常與Cassandra結(jié)合使用來(lái)擴(kuò)展功能的諸多技術(shù)。

本書(shū)使用的Cassandra版本

本書(shū)使用了Cassandra 3.X版本系列，另外使用了DataStax Java Driver 3.0。討論2.0及以后版本增加的新特性時(shí)，我們會(huì)給出新增該特性的相應(yīng)版本號(hào)，方便使用較早版本的讀者考慮是否升級(jí)。

第二版新增內(nèi)容

本書(shū)第一版是關(guān)于Cassandra出版的第一本書(shū)，多年來(lái)一直得到業(yè)界的高度認(rèn)可。不過(guò)，2010年以來(lái)，Cassandra格局已經(jīng)發(fā)生了顯著變化，不論從技術(shù)本身來(lái)講，還是從開(kāi)發(fā)和支持這項(xiàng)技術(shù)的社區(qū)來(lái)說(shuō)，都有了巨大變化。為了讓這本書(shū)跟上Cassandra的最新發(fā)展，我們做了以下重要更新：

歷史感

第一版是針對(duì)2010年發(fā)布的0.7版撰寫(xiě)的。到2016年，我們已經(jīng)升級(jí)到3.X系列。最重要的變化是引入了CQL，而廢棄了之前的Thrift API。另外增加了一些新的架構(gòu)特性，包括二級(jí)索引、物化視圖和輕量級(jí)事務(wù)。我們?cè)诘?章提供了一個(gè)簡(jiǎn)明的版本歷史，幫助你了解這些變化。書(shū)中介紹新特性時(shí)，我們通常會(huì)指出這些特性是在哪些版本中新增的。

助力開(kāi)發(fā)人員

這些年來(lái)，Cassandra的相關(guān)開(kāi)發(fā)和測(cè)試有了很大變化，它引入了CQL shell (cqlsh)，并逐步將社區(qū)開(kāi)發(fā)的客戶(hù)端替換為DataStax提供的驅(qū)動(dòng)程序。我們將在第3章和第4章深入地介紹cqlsh，并在第8章和第9章討論這些驅(qū)動(dòng)程序。在第9章還提供了Cassandra讀路徑和寫(xiě)路徑的一個(gè)擴(kuò)展描述，加深你對(duì)內(nèi)部機(jī)制的理解，并幫助你了解不同決策帶來(lái)的影響。

輔助Cassandra運(yùn)維

隨著越來(lái)越多的個(gè)人和組織在生產(chǎn)環(huán)境中部署Cassandra，有關(guān)生產(chǎn)環(huán)境中遇到的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的最佳實(shí)踐知識(shí)庫(kù)在日益壯大。我們?cè)黾恿藥渍氯�新的�?nèi)容，包括關(guān)于安全性的第13章及關(guān)于部署和集成的第14章，另外大大拓展了有關(guān)監(jiān)控、維護(hù)和性能調(diào)優(yōu)的章節(jié)（第10~12章），以體現(xiàn)這些新的智慧結(jié)晶。

排版約定

本書(shū)使用以下排版約定：

斜體（Italic）

表示新術(shù)語(yǔ)、URL、email地址、文件名和文件擴(kuò)展名。

定寬字體（Constant width）

表示程序代碼清單，以及在段落中用來(lái)指示程序元素，如變量或函數(shù)名、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、環(huán)境變量、語(yǔ)句和關(guān)鍵字。

定寬粗體（Constant width bold）

表示要由用戶(hù)鍵入的命令或其他文字。

定寬斜體（Constant width italic）

表示該文本要替換為用戶(hù)提供的值或由上下文確定的值。

使用代碼示例

本書(shū)中的代碼示例可以從https://github.com/jeffreyscarpenter/cassandra-guide下載。

本書(shū)的目的是幫助你完成工作。一般來(lái)講，你可以在你的程序和文檔中使用這些代碼，不需要聯(lián)系我們來(lái)得到許可，除非你直接復(fù)制了大部分的代碼。

例如，如果你在編寫(xiě)一個(gè)程序，使用了本書(shū)中的多段代碼，這并不需要得到許可。但是出售或發(fā)行O'Reilly書(shū)示例代碼光盤(pán)則需要得到許可�；卮饐�(wèn)題時(shí)如果引用了這本書(shū)的文字和示例代碼，這不需要得到許可。但是如果你的產(chǎn)品的文檔借用了本書(shū)中的大量示例代碼，則需要得到許可。

我們希望但不嚴(yán)格要求標(biāo)明引用出處。引用信息通常包括書(shū)名、作者、出版商和ISBN。例如 “Cassandra: The Definitive Guide, Second Edition, by Jeff Carpenter. Copyright 2016 Jeff Carpenter, 978-1-491-93366-4”。

如果你認(rèn)為你在使用代碼示例時(shí)超出了合理使用范圍或者上述許可范圍，可以隨時(shí)聯(lián)系我們：permissions@oreilly.com。

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Safari圖書(shū)在線(xiàn)（www.safaribooksonline.com）是一個(gè)應(yīng)需而變的數(shù)字圖書(shū)館，通過(guò)圖書(shū)和視頻方式提供世界頂尖作者在技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域積累的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)。

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致謝

我們要感謝很多非常優(yōu)秀的人幫助這本書(shū)得以面世。

感謝我們的技術(shù)審校們：Stu Hood、Robert Schneider和Gary Dusbabek，你們?yōu)榈谝话尕暙I(xiàn)了很有見(jiàn)地的評(píng)論，另外感謝Andrew Baker、Ewan Elliot、Kirk Damron、Corey Cole、Jeff Jirsa和Patrick McFadin審閱了第二版。Chris Judson的反饋對(duì)第14章的完善起到了關(guān)鍵作用。

感謝Jonathan Ellis和Patrick McFadin為這本書(shū)的第一版和第二版作序。還要感謝Patrick對(duì)第14章Spark集成一節(jié)的貢獻(xiàn)。

感謝我們的編輯Mike Loukides和Marie Beaugureau，感謝他們一直以來(lái)的支持，讓這本書(shū)變得更好。

Jeff還要感謝Eben給予的信任，給他這個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)更新這樣一本頗具盛譽(yù)的經(jīng)典著作，另外感謝Eben自始至終的鼓勵(lì)。

最后，對(duì)Cassandra做出了貢獻(xiàn)的很多了不起的開(kāi)發(fā)人員也給了我們很大啟發(fā)。向你們致敬，感謝你們建立了這樣一個(gè)優(yōu)秀而強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。