Apache Cassandra を 5 分以内で解説

Apache Cassandra は、オープンソースの NoSQL 分散データベースです。

Apache Cassandra とは何ですか?

Apache Cassandra は、オープンソースになる前に、 Amazon の DynamoDB と Google の Bigtable の機能を組み合わせるために Facebook (現在は Meta) で最初に設計されました。

可用性と拡張性が高いため、Netflix、Uber、Facebook などの企業で広く使用されています。

この記事では、Apache Cassandra の構造、仕組み、技術スタックの一部として Apache Cassandra を使用する場合のさまざまな機能と利点について説明します。

NoSQLとは何ですか?

Apache Cassandra は、NoSQL データベースとして知られるデータベースのグループに分類されます。リレーショナル データベースや SQL データベースとは異なり、NoSQL データベースは SQL データベースのように SQL やリレーションを使用しません。

これにより、使いやすさと柔軟性の点で利点が生まれますが、より高度なクエリを作成する機能は犠牲になります。ただし、NoSQL データベースと SQL データベースには、それぞれが輝ける場所があります。

Apache Cassandra はどのように動作しますか?

Cassandras は、リレーショナル データベースで使用される構造化照会言語 (SQL) と構文的に非常に似ている Cassandra Query Language (CQL) を使用して実行されます。

ただし、ほとんどのリレーショナル データベースが備えている結合などの特定の機能はサポートしていません。これは、Cassandra がクエリファースト データベースであるためです。つまり、データベースは実行されるクエリに基づいて設計されます。

次に、複数のテーブルを結合する必要なく、各クエリに十分なデータを提供するテーブルが作成されます。これにより高速になります。すべての主要なオペレーティング システムにインストールできます。

カサンドラの建築

最も基本的なレベルでは、Cassandra はノードで構成されます。データはノードに保存され、同じキーを持つすべてのレコードが同じノードに保存されます。これにより、複数のテーブルが複数のマシン上で実行される可能性がある SQL データベースよりもクエリの実行が高速になります。

高可用性を実現するために、データベース作成者が指定した複製係数によってデータがノード間で複製されます。データ全体をデータベースに保存するノードのグループをデータセンターと呼びます。

データセンターのグループがクラスターを形成します。複数のデータ センターがあることは、1 つのデータ センターが予期せずオフラインになった場合でも、常にデータを利用できることを意味します。

Apache Cassandraの特徴

Apache Cassandra と市場の他のオプションの最も重要かつ差別化する要素は次のとおりです。

#1. オープンソース

Apache Cassandra は無料でオープンソースです。これは、ソース コードがオンラインで入手できることを意味し、まだ発見されて修正されていないバグや脆弱性が存在する可能性が低くなります。

ユーザーとビジネスのデータは保護されるべき重要な資産であるため、これは重要です。

#2. ワイドカラムアーキテクチャを採用

データがどのテーブルにあるかに応じてファイルにデータを保存するほとんどのデータベースとは異なり、Apache Cassandra は列ごとに保存します。

これにより、行全体を検索する必要がなくなるため、列内の値の検索が高速になります。その結果、Cassandra のデータ検索は、他のデータベースのインデックスを使用するのと同じくらい高速になります。

#3. 分散型

Apache Cassandra は分散型です。つまり、単一のマシン上では実行されません。これにより、データはさまざまなノードやデータセンターに複製されるため、高いデータ可用性が確保されます。また、データ センターが地理的にユーザーに近い場合、データ アクセスが高速になります。

#4. クエリファースト設計

従来のデータベース設計では、テーブルはエンティティを中心にモデル化されます。正規化を通じて、これらのエンティティ間の関係が確立され、データベース内に作成されます。

クエリを実行する場合、リレーションシップが複数のテーブルにまたがることがよくあります。これらのテーブルが別のマシンに保存されている場合、データ アクセスが遅くなる可能性があります。

ただし、Cassandra では、作成するクエリに基づいてテーブルを構築します。そのクエリを満たすために必要なすべてのデータは、1 つのテーブルに格納されます。

Apache Cassandra の利点

• 無料です: データベース管理システム自体は無料で、 Apache Cassandra の公式 Web サイト からダウンロードできます。ただし、データベースが実行されるサーバー インフラストラクチャはそうではありません。
• 高可用性: Apache Cassandra は復元力を念頭に置いて設計されています。データベースの一部がオフラインになっても機能を維持できるように、十分な冗長性を備えて設計されています。
• スケーラブルです。 追加のノードをデータベースに追加でき、ダウンタイムをほとんどまたはまったく発生させずにストレージ容量を拡張できます。これは、大容量アプリケーションの構築に最適です。
• 高速です。 ワイドカラムアーキテクチャとクエリファースト設計により、Apache Cassandra は他のデータベース管理システムと比較して高速に実行できます。

ここでは、Apache Cassandra を理解するための最良の学習リソースをいくつか見ていきます。

学習リソース

#1. Apache Cassandra: 知っておくべきことすべて

Apache Cassandraに関するこのUdemyコースでは、Cassandraの理論的概要からCassandraクエリ言語までのトピックをカバーする初心者からプロのレッスンまで受講できます。

このコースの唯一の要件は、データベース全般と Linux システムに精通していることです。

#2. 認定 Cassandra 開発者になる: 模擬試験

この認定コースは、Datastax Academy の Apache Cassandra Developer 認定試験の準備と練習に役立つ 2 つの試験で構成されています。

各試験は 90 分で、アーキテクチャ、モデリング、Cassandra クエリ言語のトピックをカバーします。このコースの理想的な対象者は、Cassandra をすでに知っているが、専門的な認定資格の取得を検討している開発者です。

#3. Apache Cassandra の基礎

開発者向けのこの本では、Apache Cassandra を使い始める方法を説明します。このガイドでは、読者に Cassandra のインストールとデータベース クラスターのセットアップについて説明します。次に、データベースと対話するための Cassandra クエリ言語を学習します。

また、クラスターの監視とクエリのデバッグに使用できるツールについても学習します。これまで Cassandra を使用したことがなく、これから始めようとしている人に最適です。

#4. Apache Cassandra をマスターする

この本は、Cassandra についてある程度の予備知識がある人向けに書かれており、より効率的な Cassandra プログラムを作成し、よりパフォーマンスが向上するように Cassandra を構成する方法を読者に教えます。

さらに、Apache Cassandra を Apache Spark と統合してデータ分析システムを構築する方法も説明します。

最後の言葉

Apache Cassandra は、大規模な分散システムのデータベースとして強力な選択肢です。その信頼性、拡張性、速度により、テクノロジー大手の間で好まれるオプションとなっています。

このデータベースを学習して習得すると、何百万ものユーザーに確実にサービスを提供するソフトウェア システムを構築するスキルが身に付きます。

次に、Apache Cassandra 監視ツールをチェックして、データベースのパフォーマンスを監視できます。