Cassandra چیست؟ آشنایی با دیتابیس غیر رابطه‌ای کاساندرا

کاساندرا به دلیل نیاز به یک پایگاه داده عظیم، توزیع شده در سطح جهانی و کاملا در دسترس که در مقیاس برنامه های کاربردی وب مدرن و رسانه های اجتماعی باشد، متولد شد. این پایگاه داده بسیاری از اصول طراحی Dynamo را استفاده کرده است و همچنین ویژگی هایی مشابه Bigtable گوگل، در سال 2006 را به کار گرفته است. کاربران، بهتر است قبل از شروع یادگیری کاساندرا با مباحث کلی پایگاه داده آشنا باشد. هر چند در این دوره آموزشی سعی بر ارائه مطالب به زبان ساده و جامع می‌باشد. اما داشتن اطلاعات در زمینه پایگاه داده های رابطه ای هم میتواند بسیار کمک کننده و مفید باشد. چون اطلاعات و مفاهیم اولیه همواره برای درک مباحث پیشرفته تر، ضروری و الزامی هستند.

این ویژگی در سال‌های اخیر با ظهور بیگ دیتا و نیاز به مقیاس‌پذیری سریع در فضای ابری بسیار مهم شده. Cassandra یکی از اون پایگاه‌های داده‌ای هست که محدودیت‌های فناوری‌های مدیریت داده‌های قبلی، مثل دیتابیس‌های SQL رو حل کرده. کاساندرا یک پایگاه داده‌ی غیررابطه‌ایی(NoSQL) متن باز است که توسط آپاچی ارایه شده است. مقیاس‌پذیری و دسترس‌پذیری بالای این پایگاه‌داده آن را به عنوان یکی از محبوب‌ترین پایگاه‌های داده غیررابطه‌ایی در دنیا تبدیل کرده است. شاخص‌های کارایی و پارامترهای مانیتور شده توسط معین در ادامه ارایه شده است. آپاچی کاساندرا (Apache Cassandra) یکی از بهترین ابزارها برای استفاده در معماری Big Data است.

شرکت‌های بزرگی مثل Netflix، Apple، eBay و Spotify از Cassandra برای مدیریت داده‌های خودشون استفاده می‌کنن. حالا که تا اینجا با ما همراه بودی، وقتشه نگاهی به برخی از موفق‌ترین پروژه‌هایی بندازیم که از Cassandra استفاده کردن. این مطالعات موردی بهت نشون می‌ده چطور شرکت‌های بزرگ و کوچک از قابلیت‌های منحصر به فرد این پایگاه داده بهره بردن. Cassandra به خاطر توان خروجی بالا و توانایی نوشتن سریعش شناخته شده‌است. از طرفی، معماری Cassandra باعث افزایش امنیت داده‌ها و حفاظت از از دست رفتن اطلاعات می‌شه. در ادامه به صفحه ساخت اپلیکیشن cassandra منتقل می‌شوید که در آن جا باید نام پروژه را انتخاب کنید و بعد نام اپلیکیشن را می‌توانید به دلخواه وارد کنید.

نکته مهم در مورد SolarWinds امکان پیکربندی و شخصی سازی این ابزار است و کاربر یا مدیر دیتابیس می‌تواند برای مانیتور کردن سرور یا اپلیکیشن‌ها اخبارهای شخصی سازی شده را پیکر بندی کند. این اخبارها می‌توانند اطلاعات مهمی را در مورد کاساندرا و سرور آن فراهم کنند و بر اساس آمار و آنالیزهای ارائه شده، شما را از مشکلات موجود یا دلیل مشکلات قبلی مطلع کنند. نکته جالب در مورد AppDynamics این است که در کنار دسترسی به آنالیزهای بصری، شما می‌توانید در سطح کدنویسی و تحلیل آن‌ها نیز به اطلاعات دسترسی پیدا کنید. در صورتی که یک توسعه دهنده هستید یا در شغل DevOps فعالیت دارید، داشتن این اطلاعات و تحلیل آن‌ها یکی از مهم‌ترین نکات در موفقیت خواهد بود. AppDynamics با یک ویژگی اختصاصی دیگر نیز شناخته می‌شود که همان امکان استفاده از قابلیت‌های یادگیری ماشین برای کشف موارد غیر عادی در دیتابیس است. همچنین، شما می‌توانید پیام‌های خطا و اخبارها را روی ایمیل خود و به صورت آنی دریافت کنید.

در مارس 2009 در Apache Incubator پذیرفته شد و در نهایت از فوریه 2010 به عنوان یک پروژه سطح بالای آپاچی توسعه یافت. هر keyspace می تواند شامل یک یا چند جدول باشد که واحدهای اصلی ذخیره سازی داده ها در Cassandra هستند. جداول در Cassandra فاقد ساختار تعریف شده هستند، به این معنی که می توانند ساختار انعطاف پذیری داشته باشند که می تواند در هر زمان بدون تأثیر بر داده های ذخیره شده در جدول تغییر یابد. Keyspace ها مشابه database ها در سیستم های پایگاه داده رابطه ای هستند و برای گروه بندی جداول مرتبط با یکدیگر استفاده می شوند. داتیس نتورک فعالیت حرفه ای خود را در سال 1393 با هدف دسترسی آسان فارسی زبان ها به آموزش های حوزه فناوری و شبکه آغاز کرد و اکنون با حمایت شما عزیزان جزو 500 سایت برتر ایران هستیم. بدون اینکه در برنامه‌ها، وقفه ای ایجاد شود، ظرفیت خواندن و نوشتن هر دو به صورت خطی با اضافه شدن ماشین‌های جدید افزایش می‌یابد.

در این شرایط، کاربران مطمئنا از وقفه و قطعی پلتفرم آنلاین رنج خواهند برد و هر گونه مشکل در این مورد ممکن است به از دست دادن مشتریان شرکت ختم شود. تجارت‌های آنلاین می‌توانند با به کارگیری قابلیت‌های قابل اتکایی مانند آپاچی کاساندرا از این مشکلات جلوگیری کنند. به دلیل وجود Fault Tolerance مناسب، Apache Cassandra حتی در زمان‌های بازدید بالا می‌تواند به کار خود ادامه دهد. کاربردهای پایگاه داده آپاچی کاساندرا چیست؟ این یکی از سوال‌هایی است که مطمئنا پس از آشنایی با این دیتابیس به ذهن‌تان خطور خواهد کرد. اصلا چرا باید آپاچی کاساندرا را بیاموزیم و چه ویژگی‌هایی باعث شده است تا کاربرد آن در سال‌های اخیر افزایش پیدا کند. پایگاه داده NoSQL یا Not Only SQL، قابلیتی است که در آن دیتابیس بدون نیاز به فرمت جدولی می‌تواند داده را ذخیره کرده و فراخوانی کند.

کاسندرا در سنجش معیارها و برنامه‌های واقعی، به دلیل انتخاب های اساسی معماری اش، همیشه، بهتر از جایگزین‌های محبوب NoSQL بهتر عمل می‌کند. Cassandra با سایر پایگاه‌های داده NoSQL مثل MongoDB، Couchbase و HBase رقابت می‌کنه. حالا بیا با چند تا مثال عملی ببینیم که چطور می‌تونیم از Cassandra استفاده کنیم. برای شروع، فرض کن می‌خوایم اطلاعات کاربران سایت 7Learn رو ذخیره کنیم. خب، حالا بیایید به برخی از ویژگی‌های کلیدی این پایگاه داده قدرتمند نگاهی بیندازیم.

کاسندرا ویژگی‌های مثبت زیادی دارد که باعث شده اند برای پروژه های بزرگ، محبوب شود. Apple بیش از ۷۵,۰۰۰ نود Cassandra رو برای ذخیره‌سازی بیش از ۱۰ پتابایت داده اجرا می‌کنه. یکی از کلاسترهای این شرکت بیش از ۱,۰۰۰ نود داره و میلیون‌ها عملیات خواندن و نوشتن در ثانیه رو مدیریت می‌کنه. هر دستگاه پوشیدنی، سنسور آب و هوا، سنسور ترافیک یا دستگاه موبایل داده‌ها رو درباره‌ی آب و هوا، ترافیک، مصرف انرژی و شرایط خاک ثبت و ارسال می‌کنه. تجارت الکترونیک یه زمینه خیلی حساسه که تو هر منطقه و کشوری کاربرد داره. بازارهای مالی همیشه زمان‌های اوج و افت دارن و هیچ مشتری دوست نداره وقتی که می‌تونه درآمد کسب کنه، با خرابی سیستم مواجه بشه.

به نظر شما، دلیل مقاومت بالای Cassandra چیست و چرا خطاها روی داده‌های آن تأثیری ندارد؟! همین موضوع باعث می‌شود تا سیستم، توانایی بالایی برای ذخیره اطلاعات داشته باشد؛ زیرا داده‌های یکسان در مکان‌ها و نودهای مختلف ذخیره می‌شوند. با توجه به این‌که داده‌ها در نودهای مختلف در کلاستر نگهداری می‌شود، خرابی یک نود با دیتاسنتر منجر به توقف سیستم نمی‌شود و سطح بالایی از پشتیبان‌گیری و بازیابی فراهم شده است. این دیتابیس به جای سازگاری داده ها، در دسترس بودن را انتخاب می کند، بنابراین ممکن است گاهی اوقات، داده ها در آن متناقض باشند. در حالی که کاسندرا تلاش می کند تا داده ها را در طول زمان اعتبار سنجی کند، ممکن است این کار کند باشد در نتیجه آخرین تغییرات را ثبت نکند.

به زبان ساده، NoSQL یعنی این که این پایگاه داده‌ها، برخلاف SQL، سبُک‌تر، متن‌باز، غیررابطه‌ای و خیلی گسترده هستن. این نوع پایگاه داده‌ها به خاطر مقیاس‌پذیری افقی، معماری‌های توزیع‌شده و رویکرد منعطف در تعریف اسکیمای داده‌ها معروفن. موارد زیادی وجود دارد که این نرم افزار را به انتخابی مناسب برای مدیریت داده ها تبدیل می کند. موارد ذکر شده در بالا صرفاً برخی از ویژگی های مهم آپاچی کاساندرا هستند. برای دسترسی به ترمینال کاساندرا، می توانید از ابزار خط فرمان cqlsh که همراه با نصب کاساندرا، بر روی سیستم نصب می‌شود استفاده کنید. توجه کنید که قبل از اجرای دستور cqlsh، سرور کاساندرا باید درحال اجرا باشد.

به همین دلیل، کاساندرا با قابلیت اطمینان در سطح بالا و تضمین حفظ داده‌ها، وارد عمل می‌شود. همچنین به لطف مقیاس‌پذیری بالای آپاچی کافکا می‌توان از آن در کاربردهای کوچک و محدود تا تجارت الکترونیک در مقیاس بسیار بالا، استفاده کرد. علاوه بر این به دلیل قابلیت ثبت و ذخیره اطلاعات و فعالیت‌های بازدیدکنندگان، وب‌سایت‌های فروش آنلاین از کساندرا استفاده می‌کنند. دیتابیس آپاچی کاساندرا یکی از بهترین ابزارها برای مدیریت حجم بالایی از داده است و این داده می‌تواند در سرورهای مختلف توزیع شده باشد. با این حال، ممکن است در بسیاری از موارد نیاز باشد تا این داده‌ها که در محل‌های مختلف ذخیره شده‌اند، مانیتور شوند و آنالیزهایی روی آن‌ها انجام شود.

به محض ورود داده به یک کلاستر، یک تابع هش به کلید پارتیشن اضافه می‌شه. نود هماهنگ‌کننده (نودی که کلاینت با یک درخواست به اون متصل می‌شه) مسئول ارسال داده به نودی با همان توکن تحت اون پارتیشن هست. گروهی از نودهای مرتبط به هم یک دیتاسنتر رو تشکیل می‌دن و مجموعه‌ای از دیتاسنترها که داده‌ها رو برای پردازش ذخیره می‌کنن، یک کلاستر رو می‌سازن. در جدول زیر چند دستور اساسی از CQL را مشاهده می‌کنید که در پایگاه داده کاساندرا مورد استفاده هستند. انتخاب نوع آدرس IP برای شبکه‌ها و دستگاه‌ها، تأثیر مستقیمی بر امنیت، پایداری و عملکرد سیستم‌های شما دارد.

پس پیشنهاد می‌کنیم در دوره جامع آموزش sql دانشجویار به عنوان پیش نیاز شرکت کنید. بسیاری از افراد شاید تصور کنند کوئری نویسی در کاساندرا پیچیده و دشوار است و زمان زیادی از آن‌ها خواهد گرفت. شاید دلیل این تصور اشتباه وجود تفاوت‌هایی در مورد CQL و SQL باشد که در نهایت شما باید زمانی را نیز برای تسلط به زبان کوئری نویسی در کاساندرا صرف کنید. آپاچی کاساندرا می‌تواند حجم بسیار عظیمی از دیتا را که روی دیتاسنتر ابری ذخیره شده، مدیریت نماید. برای درک این که روش کار Cassandra چیست و چطور کار می‌کند، باید سه فرایند اساسی این سیستم، شامل ساختار معماری، سیستم پارتیشن‌بندی و قابلیت تکرار یا replicability آن را بررسی کنیم. کاساندرا با معماری همتا به همتا کار می‌کند و در آن هر گره به تمام گره‌های دیگر متصل است.

این ابزار به صورت اختصاصی برای مانیتور کردن و آنالیز عملکرد و توان سرورهای کاساندرا که بر پایه لینوکس یا یونیکس هستند طراحی شده است. با این اوصاف، قابلیت‌های اختصاصی مرتبط با این کار مانند مانیتورینگ کیفیت سرویس‌ها، آمار گره‌ها و شرایط شبکه تماما در این ابزار مانیتورینگ کاساندرا گنجانده شده‌اند. محیط AppDynamics بیشتر برای شرکت‌های بزرگ و تجارت‌های توسعه یافته ساخته شده است و این ابزار در دو نسخه ابری و نسخه قابل نصب ارائه شده است. این ابزار مانیتورینگ شرایطی را فراهم می‌کند تا شما بتوانید مشخصه‌های مورد نظر در مورد دیتابیس آپاچی کاساندرا را به راحتی در یک محیط حرفه‌ای وارد کنید و آن‌ها را به صورت آنی مانیتور کنید. امکان وارد کردن مشخصه‌هایی مانند داده‌های زیر ساخت، اخبارها و معیارهای مرتبط با بیزینس وجود دارد و می‌توان در محیط AppDynamics تمامی این مشخصه‌ها را به صورت یکجا آنالیز کرد. ابزار Sematext Cloud یک قابلیت تحت فضای ابری را در اختیار توسعه دهنده‌ها و مدیران دیتابیس قرار می‌دهد تا با استفاده از آن بتوانند به یک مزیت قابل اتکا دسترسی داشته باشند.

قابلیت‌های منحصربه‌فرد این سیستم باعث شده تا شرکت‌های بزرگی در دنیا از آن برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا استفاده کنند. فیسبوک، توییتر، ردیت و حتی پلتفرم‌های چندرسانه‌ای مانند نتفلیکس، همگی به کساندرا متکی هستند. Cassandra همچنین به‌طور مرتب به‌روزرسانی شده و برای کاربردهای متنوع، مناسب است. در ادامه بیشتر درباره این که Cassandra چیست و چه قابلیت‌هایی دارد، توضیح می‌دهیم. Cassandra یه پایگاه داده قدرتمند و مقیاس‌پذیره که می‌تونه بهت کمک کنه تا حجم عظیمی از داده‌ها رو به راحتی مدیریت کنی.

پایگاه داده آپاچی کاساندرا این امکان را فراهم کرده است تا بتوان بدون دردسر و در هر زمان که نیاز باشد، قدرت پایگاه داده را بدون قطعی و با استفاده از افزایش گره‌ها بیشتر کرد. در حقیقت، برای دو برابر کردن ظرفیت یا توان عملیاتی، می‌توان تعداد گره‌ها را در این دیتابیس دو برابر کرد و این امکان بدون قطع شدن دسترسی فراهم شده است. کاساندرا به این دلیل ایجاد شد تا متخصصان توسعه وب به یک پایگاه داده توزیع شده و قابل اتکا دسترسی داشته باشند که ظرفیت بالایی دارد و می‌توان به آسانی این ظرفیت را افزایش یا کاهش داد. ایده اولیه این پایگاه داده از سال ۲۰۰۹ زده شد و در قدم‌های اولیه در شرکت فیسبوک به کار گرفته شد. اگر به دنبال یادگیری یکی از زبان‌های NoSQL هستید تا از آن در پروژه‌های نرم افزاری مختلف خود استفاده کنید، آپاچی کاساندرا یکی از بهترین گزینه‌ها است.

Big Data اصطلاحی است که برای حجم زیادی از داده‌ها استفاده می‌شود که خیلی سریع و پیچیده هستند و پردازش آنها با استفاده از روش‌های سنتی، سخت و غیرممکن است. سرعت رشد و گسترش آن‌ بسیار بالا بوده و در صنایع و حوزه‌های مختلف علوم استفاده می شود. پایگاه داده آپاچی کاساندرا انتخاب درستی برای مدیریت Big Data است چرا که مقیاس پذیری و در دسترس بودن بالا بدون افت کارایی را دارد. به دلیل مقیاس‌پذیری بالای کاساندرا، می‌توان آن را برحسب نیاز گسترش داده و یا کوچک کرد. این ویژگی نیز به لطف معماری نودهای cassandra فراهم شده و به‌عنوان یک توسعه‌دهنده یا سازمان، می‌توانید آن را مطابق با نیاز خود تغییر دهید. برای گسترش یا کوچک کردن این سیستم دیتابیس، تنها کافی است به‌راحتی نودها را اضافه یا حذف کنید.

Cassandra هم ثبات و هم ظرفیت ذخیره‌سازی لازم برای شرکت‌هایی که خدمات پیام‌رسانی ارائه می‌دن رو فراهم می‌کنه. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده که به صورت افقی رشد کنه، همونطور که نیازهای شما به عنوان یه توسعه‌دهنده یا شرکت بزرگ می‌شه. اضافه کردن یا حذف نودهای بیشتر می‌تونه سیستم دیتابیس شما رو بر اساس نیازهای متغیرتون تنظیم کنه. یکی از ویژگی‌های جذاب معماری Cassandra اینه که می‌تونه به راحتی گسترش پیدا کنه. با اضافه کردن نودهای بیشتر، می‌تونیم حجم داده‌های سیستم رو دو برابر کنیم بدون این که فشار زیادی بهش وارد بشه.

با کمک Cassandra، وب‌سایت‌های مربوط به فیلم، بازی و موسیقی می‌تونن رفتار و ترجیحات مشتریان رو دنبال کنن. دیتابیس برای هر بازدیدکننده، اطلاعاتی مثل کلیک‌ها، دانلودها، زمان صرف شده و غیره رو ثبت می‌کنه. این اطلاعات تحلیل می‌شن و برای پیشنهادات سرگرمی‌های بیشتر به کاربر استفاده می‌شن. سکوی پایگاه داده ابری پنکیک با ارائه سرویس پایگاه‌داده مدیریت‌شده (DBaaS)، پیاده‌سازی، نگهداری و اداره‌ی پایگاه‌داده‌های شما را بسیار آسان می‌کند. اینجاست که ابزار Apache Cassandra NoSQL به شما کمک می کند تا به سطح بالاتری در حرفه شغلی خود برسید. کاساندرا هنگام کار با مجموعه‌ متنوعی از داده ها با حجم بالا، بسیار مؤثر است.

این زبان به گونه‌ای طراحی شده که با ردیف‌ها و ستون‌ها، یعنی داده‌های جدولی کار کنه. یه نکته جالب دیگه درباره‌ی مقیاس‌پذیری در Cassandra اینه که در طول فرآیند، هیچ کندی یا وقفه‌ای در سیستم ایجاد نمی‌شه. این یعنی کاربرهای نهایی هیچ تفاوتی رو احساس نمی‌کنن و سرویس‌دهی به همه‌ی افراد متصل به شبکه بدون مشکل ادامه پیدا می‌کنه. خب، حالا دیدی که Cassandra چطور کار می‌کنه و چرا اینقدر محبوبه؟ این معماری و سیستم‌های خاصش باعث می‌شن که Cassandra برای مدیریت داده‌های حجیم و توزیع‌شده ایده‌آل باشه. یکی دیگه از راه‌هایی که Cassandra کار می‌کنه، تکرار داده‌ها در نودهای مختلفه.

علاوه بر این، وب‌سایت‌های تجارت الکترونیک از Cassandra برای ذخیره و ثبت فعالیت‌های بازدیدکننده‌ها استفاده می‌کنن. این اطلاعات به ابزارهای تحلیلی کمک می‌کنه تا رفتار بازدیدکننده‌ها رو تحلیل کرده و مثلاً اون‌ها رو به ماندن در سایت تشویق کنن. خب حالا که تا اینجا با ما همراه بودی، بیا با هم بریم سراغ کاربردهای جذاب و مهم Cassandra. این پایگاه داده‌ی NoSQL متن‌باز کلی قابلیت خفن داره که باعث شده توسط شرکت‌های بزرگ و کوچیک در سراسر دنیا استفاده بشه. حتی وقتی یکی از نودها موقتاً یا دائماً از کار بیفته، نودهای دیگه همون داده‌ها رو دارن و این یعنی داده‌ها به ندرت به طور کامل از دست می‌رن. بهتر از این، اگه نود مختل شده دوباره به حالت عادی برگرده، آپدیت‌های داده‌ای که ممکنه از دست داده باشه رو دریافت می‌کنه و دوباره به عملکرد عادی خودش ادامه می‌ده.

این شرکت‌ها باید همیشه مطمئن بشن که می‌تونن با روش‌های جدید و به‌روز سرقت داده که توسط کلاه‌برداران توسعه داده شده، مقابله کنن. هدف شرکت‌های مالی اینه که کلاه‌برداران و هکرها رو از سیستم‌هاشون دور نگه دارن. Cassandra می‌تونه داده‌ها رو از طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های اینترنتی جمع‌آوری کنه و در صورت شناسایی الگوها و ناهنجاری‌هایی که ممکنه منجر به تقلب بشه، هشدارها رو فعال کنه. Cassandra یه پایگاه داده رابطه‌ای نیست و از زبان پرس‌وجوی استاندارد یا SQL استفاده نمی‌کنه. ممکنه این موضوع برای ادمین‌ها مشکل‌ساز بشه چون باید یه زبان جدید رو یاد بگیرن، اما خبر خوب اینه که CQL شباهت زیادی به SQL داره.