Cassandra 数据模型
Cassandra的数据模型类似于关系型数据库的模型,且提供了与SQL语言非常类似的CQL语言进行操作。
但是Cassandra的数据模型类似于多层键值对结构,与关系型数据库存在巨大差别。
本文基于: [cqlsh 5.0.1 | Cassandra 3.11.2 | CQL spec 3.4.4 | Native protocol v4]
目录:
多层KV结构
Cassandra 的数据模型由 keyspace (类似关系型数据库里的database), column family(类似关系型数据库里的table), 主键(key)和列(column)组成。
对于一个 column family 不应该想象成关系型数据库中的表, 而是一个多层的key-value结构:
Map<PartitionKey, SortedMap<ClusteringKey, Column>>
我们使用CQL来描述:
create table table1 (
key1 int,
key2 int,
content text,
PRIMARY KEY ((key1), key2)
);
在上述CQL创建的表(column family)中,key1是 partition key, 而 key2 是 clustering key, key1 和 key2 称为主键(PRIMARY KEY)
Cassandra支持更复杂的表结构:
CREATE TABLE table2 (
pkey1 int,
pkey2 int,
ckey1 int,
ckey2 int,
content text,
PRIMARY KEY ((pkey1, pkey2), ckey1, ckey2)
);
此时的数据结构可以描述为:
Map<pkey1, Map<pkey2, SortedMap<ckey1, SortedMap<ckey2, content>>>>
作为一个分布式数据库, Cassandra 根据 partition key 决定数据如何在集群的各个节点上分区。clustering key 决定数据在分区内的排序。
查询
下文中将以 table2 为例介绍 cassadra 数据模型的特性。
从上文使用Map描述的表结构可知,我们无法根据非主键进行查询(如table2中的data):
SELECT * FROM table2 WHERE content='a'; -- error
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1 = 1 AND content='a'; -- error
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1 = 1 AND pkey2 = 1; -- right
通常情况下,在对形如((pkey1, pkey2), ckey1, ckey2)这样的主键列进行查询时需要注意:
- partition key 仅支持精确查询(=, in), 不能进行范围查询(>, <, >=, <=)。注: Cassandra 不支持 != 查询。
- 涉及多个 partition key 的查询必须提供前置 partition key 的精确值。即若要查询 pkey2 则必须提供 pkey1 的精确值。
- 涉及 clustering key 的查询,必须提供所有 partition key 的精确值
- 涉及的 clustering key 不能跳跃,若要根据 ckey2 进行查询则必须提供 ckey1 的精确值
(请不要记忆上述结论,根据Cassandra的内部数据结构很容易明白可以进行什么样的查询)
下面根据具体示例说明。
仅涉及partition key:
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1 = 1; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey2=1; -- error
涉及一个 clustering key:
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 AND ckey1>0; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND ckey1>0; -- error
SELECT * FROM table2 WHERE ckey1=1; -- error
涉及多个 clusterin key:
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 AND ckey1=1 AND ckey2>0; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 AND ckey2>0; -- error
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 AND ckey1>0 AND ckey2=1; --error
排序
Cassandra 支持查询结果按照 clustering key 进行排序,不过排序功能也非常有限:
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 ORDER BY ckey1; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 ORDER BY ckey1, ckey2; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 ORDER BY ckey2; -- error
使用排序功能和涉及 clustering key 的查询一样, 必须提供所有 partition key 的精确值(= 或 in 运算符)。这是因为 Cassandra 仅支持单个节点上数据的排序。
涉及多个 clustering key 的排序必须按照 clustering key 的顺序进行排序不能跳跃, 即可以ORDER BY ckey1, ckey2
, 不能ORDER BY ckey2
。
默认情况下只能进行升序排列,即ORDER BY ckey1 ASC
, ORDER BY ckey2
。
这是因为Cassandra只能根据每个节点上"SortedMap"固有的顺序排列查询结果,不过我们可以在创建表时自定义排序规则:
CREATE TABLE table2 (
pkey1 int,
pkey2 int,
ckey1 int,
ckey2 int,
content text,
PRIMARY KEY ((pkey1, pkey2), ckey1, ckey2)
) WITH CLUSTERING ORDER BY(ckey1 DESC, ckey2 ASC);
聚合
Cassandra 允许根据主键列定义的顺序进行聚合:
SELECT count(*) FROM table2 GROUP BY pkey1; -- right
SELECT count(*) FROM table2 GROUP BY pkey1, pkey2; -- right
SELECT count(*) FROM table2 GROUP BY pkey1, pkey2, ckey1, ckey2; -- right
SELECT count(*) FROM table2 WHERE pkey1=1 GROUP BY pkey2; -- error
这种聚合可以对多个节点上的数据进行聚合处理。
对于带有WHERE条件的查询, Cassandra 仅支持对单个节点上的数据进行聚合,就是说必须提供 partition key 的精确值才能进行聚合:
SELECT count(*) FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 GROUP BY ckey1; -- right
SELECT count(*) FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 GROUP BY ckey1, ckey2; -- right
SELECT count(*) FROM table2 WHERE pkey1=1 AND pkey2=1 GROUP BY ckey2; -- error
SELECT count(*) FROM table2 WHERE pkey1=1 GROUP BY pkey2; -- error
这一点与 Cassandra 查询时的特征是一致的。
Cassandra 支持 sum, min, max, count, distinct 等聚合功能, 不支持HAVING语句。
ALLOW FILTERING
上文我们提到一些 Cassandra 不支持的查询:
SELECT * FROM table2 WHERE ckey1=1;
可以看到 Cassandra 的报错信息:
Cannot execute this query as it might involve data filtering and thus may have unpredictable performance. If you want to execute this query despite the performance unpredictability, use ALLOW FILTERING
对于 Cassandra 多层嵌套KV的数据结构来说,不可能通过 key 查找到相应数据,只能搜索所有的数据来完成此查询。
对于一个有100万条数据表而言,ckey1=1的记录可能仅占5%, 此时 Cassandra 仍可以在可接受的时间内完成查询。但是,Cassandra 并不了解此查询需要搜索所有数据,因此需要操作者使用 ALLOW FILTERING 允许 Cassandra 扫描所有数据:
SELECT * FROM table2 WHERE ckey1=1 ALLOW FILTERING;
Cassandra 官方对于ALLOW FILTERING 进行了非常详尽的说明, 可以参考ALLOW FILTERING explained。
作者提醒, ALLOW FILTERING 可能消耗大量时间和资源,请谨慎在生产环境下使用此功能。
次级索引
除了主键列之外我们可以为 clustering key 和普通的值建立次级索引(secondary index)。
次级索引是一个另外的key-value映射, 可以根据索引列直接查找到数据。
创建索引:
CREATE INDEX idx_ckey1 on table2(ckey1);
CREATE INDEX idx_content on table2(content);
使用索引进行查询:
SELECT * FROM table2 WHERE ckey1=1; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE content='a'; -- right
SELECT * FROM table2 WHERE ckey1>0; -- error
SELECT * FROM table2 WHERE pkey1=1 AND ckey1=1; --error
索引仅支持单独、精确查询, 不支持范围查询或者与主键(其它索引)联合查询。
请阅读官方文档When to use an index,了解索引的使用场景。
Cassandra 数据模型的更多相关文章
- Cassandra数据模型
Ⅰ.数据模型 1.1 Column 一组包含Name/Value Pair的数据叫Row,其中每一组Name/Value Pair叫Column Column是Cassandra最基本的数据结构,它是 ...
- Cassandra 数据模型 (基于CQL,解决胖列数量限制及灵活性问题)(1.1及以上版本)
文中主要交代Cassandra的编程模型及数据结构. 由于Cassandra版本数次更新,网上中文的资料已经有点过时,比较有代表性的比如ebuy那篇文章都已经过时了,于是自己找资料,结合官方博客写一篇 ...
- Cassandra数据模型和模式(Schema)的配置检查
免责声明 本文档提供了有关DataStax Enterprise(DSE)和Apache Cassandra的常规数据建模和架构配置建议.本文档需要DSE / Cassandra基本知识.它不能代替官 ...
- Cassandra简介
在前面的一篇文章<图形数据库Neo4J简介>中,我们介绍了一种非常流行的图形数据库Neo4J的使用方法.而在本文中,我们将对另外一种类型的NoSQL数据库——Cassandra进行简单地介 ...
- [转载] Cassandra入门 框架模型 总结
转载自http://asyty.iteye.com/blog/1202072 一.Cassandra框架二.Cassandra数据模型 Colum / Colum Family, SuperColum ...
- 开源软件:NoSql数据库 - 图数据库 Cassandra
转载原文:http://www.cnblogs.com/loveis715/p/5299495.html Cassandra简介 在前面的一篇文章<图形数据库Neo4J简介>中,我们介绍了 ...
- Cassandra标准列和超级列
列(column)是Cassandra数据模型中的最基本的数据结构单元.列是一个由列名(key).值(value).时间戳(timestamp)构成的三元组.在关系型数据库中,你需要先定义列的名称和和 ...
- Cassandra基础
Apache Cassandra特性 Apache Cassandra由Facebook基于Amazon的Dynamo及其在Google的Bigtable上的数据模型设计开发的面相列的数据库,实现没有 ...
- Cassandra 的数据存储结构——本质是SortedMap<RowKey, SortedMap<ColumnKey, ColumnValue>>
Cassandra 的数据存储结构 Cassandra 的数据模型是基于列族(Column Family)的四维或五维模型.它借鉴了 Amazon 的 Dynamo 和 Google's BigTab ...
随机推荐
- 提交操作自动遮蔽实现之ajax
有时候,我们期望一些提交操作自动增加遮蔽效果,提交成功时自动去除遮蔽. 方案: 1. 提交前增加遮蔽逻辑,成功后增加去除遮蔽逻辑,但是不够智能 2.通过ajax拦截,实现自动添加\去除遮蔽效果 aja ...
- windows平台下的oracle ORA-01031的解决方法
今天下午遇到一个很怪异的问题,在windows平台下sqlplus / as sysdba登陆数据库,提示权限不足, 当时就纳闷了,sys用户登陆数据库还能权限不足,问题出现了,就开始寻找解决方法呗 ...
- 编译搭建lnmp+zabbix
搭建nginx 1)基础依赖包安装 yum -y install gcc gcc-c++ vim tree make cmake autoconf yum -y install openssl ope ...
- OKR 与 KPI
作者:Cat Chen链接:https://www.zhihu.com/question/22478049/answer/23833548来源:知乎著作权归作者所有.商业转载请联系作者获得授权,非商业 ...
- Git学习篇之git remote add origin错误
提示出错信息:fatal: remote origin already exists. 解决办法如下: 1.先输入$ git remote rm origin 2.再输入$ git remote ad ...
- 谈谈最近的想法和 Thoughtworks 的 Offer
最近笔者一直没有记录博客,原因是因为卷入了面试,离职,谈判,思考等一系列事件中.不过可以先说明一下的是, 笔者最后还是拒绝了 Thoughtworks 的 Offer,继续留在目前的公司. 去年毕业后 ...
- WITH RECOMPILE和OPTION(RECOMPILE)区别
在考虑重编译T-SQL(或者存储过程)的时候,有两种方式可以实现强制重编译(前提是忽略导致重编译的其他因素的情况下,比如重建索引,更新统计信息等等), 一是基于WITH RECOMPILE的存储过程级 ...
- Python 绝技 —— UDP 服务器与客户端
i春秋作家:wasrehpic 0x00 前言 在上一篇文章「Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端」中,介绍了传输层的核心协议 TCP ,并运用 Python 脚本的 socket 模块演 ...
- 简单的Poc Exp编写(上)
简单的POC EXP 编写 (上) 作者BY Greekn 今天主要讲的 是关于web 方面的 poc 编写 关于web 安全 个人理解的话 一个就是攻击 另一个就是漏洞挖掘了 防御的话 看 ...
- Eclipse 中 Debug 调试 java 代码一直报 Source not found
今天使用eclipse的debug调试代码,一直没法正常调试,一按F6就提示Source not found 根据提示发现可能是另一个项目影响了,所以把另一个项目Close Project,这次直接t ...