Cassandra数据模型

本文针对Cassandra 3.0和CQL3.0介绍

Cassandra的github上已经更新到3.11版本了。

https://github.com/apache/cassandra

1 一些疑惑

在学习Cassandra的过程中感受到了前所未有的迷惑，就一个数据模型，前前后后看了很多介绍和文档，也听过别人讲座，结果现在一回想还是不清楚数据模型是什么，这让我很不能理解，于是今天整理一下。尽量让事情变得简单。下面是一些很具有误导性的地方

1.1 关于Key-Value

一直以KV的角度在学习 Cassandra，但是看文档和各种解释总和KV对不上，明明就是关系表啊，哪里有key value，发现Cassandra 的 github 已经不说自己是KV数据库了，第一句介绍是

Apache Cassandra is a highly-scalable partitioned row store. Rows are organized into tables with a required primary key.

翻译一下，Cassandra 是一个高可扩展的分区行式存储，其中包括一个主键。上来就用KV的思想来学习是不利于理解的，只会越来越乱，但是 Cassandra 也不是完全没有KV的影子，后边具体介绍。

1.2 关于列存

Cassandra 到底是行式存储还是列式存储？现在我觉得，Cassandra 就是 行式存储 ，列存是把相同属性的数据放在一起有利于压缩，但是明显 Cassandra 现在不是这样的。

2 正式介绍

本文从另外一个角度来理解 Cassandra 数据模型，首先从关系表入手，然后来找哪里是KV。

2.1 关系表+主键

和关系数据库一样，上来先建 database，在 Cassandra 里叫keyspace。然后建表，Cassandra 里的表有两种叫法，columnfamily（列簇，列的一家人）和 table。两个关键字都可以在CQL中建表使用，下文均用table。

首先建表，必须指定主键primary key，如果不指定会报错。好，先来随便指定几个。

create table test(c1 int,c2 int,c3 int,c4 int,c5 int,c6 int, primary key(c1,c2,c3,c4));

我们建立了一个有6列的表，并指定主键为 c1, c2, c3, c4。

当 select * from test 时，表结构是这样的：

还可以将主键中的前几列加个括号，这时表结构是这样的

create table test(c1 int,c2 int,c3 int,c4 int,c5 int,c6 int, primary key((c1,c2),c3,c4));

可以看到一共有三种颜色的键，红色的为partition key，用来确定数据分区，即partition，蓝色的为clustering key，用来控制一个节点内部数据的存储顺序。当这两种key由多列构成时，可以看成字符串相加当成一个来看。下面我们以下边这种表结构来举例。

首先插入几条数据。插入的数据主键不能为空，和关系数据库中主键的概念一样，唯一确定一行数据，相同主键数据后者会覆盖前者。
我们插入6条数据，这时表长这样。其中有两个partition key，分别是（1，2）和（1，1）。其中（1，2）对应的行会hash到一个节点，（1，1）对应的行会hash到一个节点。

2.2 KV 存储

既然是一张关系表，那么key value到底在哪呢？下面以Partition key为（1，1）的节点为例。

其中红色框为partition key，用来分区。对于（1，1）的Partition key，有m=4行clustering key的实例（蓝色框的行数），后面有n=2列普通列（紫色框的列数），这样蓝色框和紫色框一共会组合出m*n=8个key，分别是（1，1，c5），（1，1，c6），（1，2，c5），（1，2，c6）。。。后面则对应8个数据（绿色框，即value）。这样将这m*n个 key和对应的数据在磁盘上排序存储就好了。

由于页面问题，这里排成了两行，其实在磁盘上是顺序存储的，这其实就是行式存储，一个通过主键进行分区排序的关系型表结构。（至于空值存不存还不确定，这里先不画）

对应成key value时，就是个两层key，一层value，

• key：红色框->蓝色框*紫色框
• value：绿色框

2.3 其他一些概念

• supercolumn（超列）：因为性能问题，Cassandra官方也不推荐用了，不要管这个概念了。

• De-normalize（反范式）：建表结构时可以适当冗余，来应对Cassandra的表结构对查询的限制，提升查询效率。

• wide table（宽表，一行20亿个column）：一行指同一个partition key，像上边图中的partition key为（1，1）的所有数据称为一行，20亿个column的意思是同一个partition key的行数不超过20亿。为什么是20亿，因为之前Cassandra将partition key组合排序后用int存储，int是4个字节，范围是20亿。现在不清楚具体实现，使用时尽量同一个partition不要包含太多数据。

致谢

感谢东哥的指导！

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