Cassandra چیست؟ (مقایسه کاساندرا با دیگر پایگاه‌ داده‌های NoSQL)

داستان از جایی شروع می‌شه که شرکت‌هایی مثل فیسبوک با حجم عظیمی از داده‌ها روبه‌رو شدند. داده‌هایی که روز به روز بیشتر و بیشتر می‌شدن و سیستم‌های موجود نمی‌تونستن به خوبی از پسشون بر بیان. تصور کن یه شهر کوچیک با یه خیابون اصلی و چند تا فرعی، حالا اگه این شهر یهویی تبدیل بشه به یه کلانشهر، اون خیابون‌ها جوابگو نیستند، درسته؟ فیسبوک هم توی همین وضعیت بود.

اون موقع بود که تیمی از مهندسان فیسبوک دست به کار شدند و دنبال یه راه‌حل گشتن. اونا به یه سیستم نیاز داشتن که بتونه حجم عظیم داده‌ها رو به راحتی مدیریت کنه، مقیاس‌پذیر باشه و بدون توقف کار کنه. اینجوری بود که Cassandra به دنیا اومد.

حالا بیا تصور کنیم اگه Cassandra و ابزارهای مشابه نبودن، دنیامون چطوری می‌شد. فکر کن هر بار که وارد فیسبوک می‌شی، سایتش کند باشه یا اطلاعاتت به درستی بارگذاری نشه. چقدر اعصاب‌خوردی می‌شد، نه؟ یا مثلاً خریدهای آنلاین، مدیریت حمل‌ونقل و حتی بازی‌های آنلاین، همه و همه با مشکل روبرو می‌شدن. Cassandra اومد تا این مشکلات رو حل کنه و به شرکت‌ها کمک کنه تا با خیال راحت داده‌هاشون رو مدیریت کنن.

Cassandra چیست؟

Cassandra یک پایگاه داده‌ی توزیع‌شده و NoSQL هست. 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.

دیتابیس‌های NoSQL مثل Cassandra به شما این امکان رو میدن که داده‌های حجیم و متنوع رو به سرعت و به صورت فوری سازماندهی و تحلیل کنید. 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.

پس اگه دنبال یه راه‌حل قدرتمند برای مدیریت حجم عظیمی از داده‌ها هستی، Cassandra می‌تونه یکی از بهترین انتخاب‌ها باشه!

تاریخچه‌ی Cassandra

خب، بریم به گذشته‌ها! زمانی که فیسبوک با حجم عظیمی از داده‌ها مواجه شد و سیستم‌های موجود قادر به مدیریت این همه داده نبودند. تیم مهندسان فیسبوک که به شدت دنبال یه راه‌حل برای این مشکل بودند، تصمیم گرفتند چیزی بسازند که نه تنها بتونه داده‌های حجیم رو مدیریت کنه، بلکه همیشه در دسترس باشه و به راحتی گسترش پیدا کنه. اینجوری بود که Cassandra متولد شد.

Cassandra در ابتدا به عنوان یک پروژه داخلی برای فیسبوک ساخته شد. اما در سال 2008، فیسبوک تصمیم گرفت که این پروژه رو به عنوان یک پروژه متن‌باز منتشر کنه و اون رو به بنیاد نرم‌افزاری آپاچی سپرد. این حرکت باعث شد که Cassandra به سرعت توجه جامعه توسعه‌دهندگان رو جلب کنه و به یکی از محبوب‌ترین پایگاه‌های داده‌ی NoSQL تبدیل بشه.

تا سال 2010، Cassandra به یکی از اولویت‌های اصلی آپاچی تبدیل شد و با نسخه 0.6.13 وارد دنیای دیتابیس‌ها شد. از اون زمان تا الان، Cassandra دوازده نسخه‌ی مختلف رو تجربه کرده و هر نسخه با بهبودهای کلیدی مثل اضافه شدن memtableهای خودتنظیم، زبان پرس‌وجوی Cassandra (CQL)، بهبود فشرده‌سازی و عملکرد خواندن همراه بوده.

الان، شرکت‌های بزرگی مثل Netflix، Twitter و Reddit از Cassandra برای مدیریت داده‌های خودشون استفاده می‌کنن. چرا؟ چون Cassandra نه تنها مقیاس‌پذیری و دسترس‌پذیری بالایی داره، بلکه هیچ نقطه‌ی شکست مرکزی نداره. این یعنی اگر یکی از سرورها از کار بیفته، کل سیستم همچنان به کار خودش ادامه می‌ده.

به این ترتیب، Cassandra از یک پروژه داخلی فیسبوک به یکی از بهترین و قابل اعتمادترین پایگاه‌های داده‌ی NoSQL در جهان تبدیل شده. و این فقط شروع داستانه!

چطور Cassandra کار می‌کنه؟

حالا که فهمیدیم Cassandra چی هست و تاریخچه‌ش رو بررسی کردیم، وقتشه ببینیم این دیتابیس قدرتمند چطور کار می‌کنه. برای این که بهتر درکش کنیم، باید سه فرآیند اصلی رو بشناسیم: معماری، سیستم پارتیشن‌بندی و قابلیت تکرار داده.

1. معماری Cassandra

معماری اصلی Cassandra از یک مجموعه‌ای از نودها تشکیل شده. این سیستم به صورت نظیر به نظیر (peer-to-peer) طراحی شده و شباهت زیادی به DynamoDB و Google Bigtable داره.

هر نود در Cassandra معادل همدیگه هستن و اهمیت یکسانی دارن. هر نود جایی هست که داده‌های خاصی ذخیره می‌شن. 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.

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. این قابلیت مقیاس‌پذیری دینامیک به این معناست که حتی می‌تونیم با کاهش نودها، دیتابیس رو کوچک‌تر کنیم. این موضوع نسبت به دیتابیس‌های SQL قبلی که افزایش ظرفیتشون پیچیدگی زیادی داشت، یک مزیت بزرگ برای Cassandra به حساب میاد.

از طرفی، معماری Cassandra باعث افزایش امنیت داده‌ها و حفاظت از از دست رفتن اطلاعات می‌شه.

2. سیستم پارتیشن‌بندی

در Cassandra، داده‌ها از طریق یک سیستم پارتیشن‌بندی ذخیره و بازیابی می‌شن. پارتیشنر تعیین می‌کنه که نسخه اصلی یک مجموعه داده کجا ذخیره بشه. این کار با استفاده از توکن‌های نودها به صورت مستقیم انجام می‌شه. هر نود مسئول مجموعه‌ای از توکن‌ها بر اساس کلید پارتیشن هست. کلید پارتیشن مسئول تعیین محل ذخیره‌سازی داده‌هاست.

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.

3. قابلیت تکرار داده در Cassandra

یکی دیگه از راه‌هایی که Cassandra کار می‌کنه، تکرار داده‌ها در نودهای مختلفه. این نودهای ثانویه که داده‌ها رو تکرار می‌کنن، نودهای رپلیکا (replica nodes) نامیده می‌شن و تعداد نودهای رپلیکا برای یک مجموعه داده بر اساس فاکتور تکرار (RF) تعیین می‌شه. فاکتور تکرار 3 به این معناست که سه نود محدوده توکن یکسان رو پوشش می‌دن و داده‌های یکسان رو ذخیره می‌کنن. داشتن چندین رپلیکا کلید اصلی قابلیت اطمینان Cassandra هست.

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.

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.

ویژگی‌های کلیدی Cassandra

خب، حالا بیایید به برخی از ویژگی‌های کلیدی این پایگاه داده قدرتمند نگاهی بیندازیم.

1. دسترسی رایگان و متن‌باز

چه چیزی از این بهتر که یه محصول فوق‌العاده رو به صورت رایگان در اختیار داشته باشی؟ یکی از دلایل اصلی محبوبیت و پذیرش گسترده‌ی Cassandra اینه که متن‌باز و رایگانه. هر کسی که بخواد می‌تونه ازش استفاده کنه و این خودش یه مزیت بزرگه.

2. توزیع‌شده بودن

یکی دیگه از ویژگی‌های مهم Cassandra اینه که به صورت توزیع‌شده عمل می‌کنه و بر روی چندین نود (Node) اجرا می‌شه، نه یه سیستم مرکزی. همه‌ی نودها اهمیت یکسانی دارن و بدون وجود یک نود اصلی، هیچ گلوگاهی که فرآیند رو کند کنه وجود نداره. این خیلی مهمه چون شرکت‌هایی که از Cassandra استفاده می‌کنن نیاز دارن که همیشه به داده‌های دقیق دسترسی داشته باشن و نمی‌تونن از دست رفتن داده‌ها رو تحمل کنن. توزیع گسترده‌ی داده‌های Cassandra بین نودها به این معنیه که از دست دادن یک نود تأثیر زیادی روی عملکرد کلی سیستم نداره.

3. مقیاس‌پذیری

Cassandra قابلیت مقیاس‌پذیری الاستیک داره. این یعنی می‌تونه به راحتی و بدون مشکل بزرگ یا کوچک بشه. مقیاس‌پذیری Cassandra به خاطر معماری نودی اونه. 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.

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.

4. زبان پرس‌وجوی Cassandra (CQL)

Cassandra یه پایگاه داده رابطه‌ای نیست و از زبان پرس‌وجوی استاندارد یا SQL استفاده نمی‌کنه. بلکه از زبان پرس‌وجوی خودش، یعنی CQL استفاده می‌کنه. 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. این زبان به گونه‌ای طراحی شده که با ردیف‌ها و ستون‌ها، یعنی داده‌های جدولی کار کنه.

5. تحمل خطا

Cassandra به خاطر قابلیت تکرار داده‌هاش، تحمل خطای بالایی داره. تکرار داده به این معناست که سیستم می‌تونه همون اطلاعات رو در چندین مکان یا نود ذخیره کنه. این ویژگی باعث می‌شه که همیشه در دسترس باشه و در برابر خطاها مقاوم بشه. از دست دادن یک نود یا دیتاسنتر باعث نمی‌شه که سیستم از کار بیفته چون داده‌ها در نودهای دیگه در کلاستر تکرار شده و ذخیره شدن. تکرار داده‌ها منجر به سطح بالایی از پشتیبان‌گیری و بازیابی می‌شه.

6. بدون نیاز به اسکیمای ثابت

SQL یه زبان دیتابیس با اسکیمای ثابته که اونو سفت و سخت می‌کنه. اما Cassandra یه مدل داده‌ای اختیاری داره و به شما اجازه می‌ده که هر تعداد ردیف و ستونی که نیاز دارید ایجاد کنید.

7. همگام‌سازی قابل تنظیم

Cassandra دو نوع همگام‌سازی داره: همگام‌سازی نهایی و همگام‌سازی تنظیم‌شده. همگام‌سازی نهایی به این معناست که هر بروزرسانی یا اطلاعاتی به هر نودی که داده مربوطه رو داره، منتشر می‌شه. در همگام‌سازی تنظیم‌شده، کلاینت باید بلافاصله بعد از دریافت نوشتن در کلاستر، تأییدیه بده.

ویژگی همگام‌سازی قابل تنظیم Cassandra این امکان رو به توسعه‌دهنده می‌ده که بسته به وظیفه‌ای که انجام می‌ده، هر یک از دو نوع همگام‌سازی رو انتخاب کنه.

8. نوشتن سریع

Cassandra به خاطر توان خروجی بالا و توانایی نوشتن سریعش شناخته شده‌است. این ویژگی به خاطر فرآیند مدیریت داده‌هاش هست. اولین مرحله نوشتن به لاگ کامیت هست. این برای حفظ داده‌ها در صورت آسیب یا اختلال نود استفاده می‌شه. نوشتن به لاگ کامیت یه فرآیند سریع و کارآمده.

مرحله بعدی نوشتن به مم‌تیبل (Memtable) یا حافظه است. بعد از نوشتن به مم‌تیبل، نود تأیید می‌کنه که داده‌ها با موفقیت نوشته شدن. مم‌تیبل در حافظه دیتابیس قرار داره و نوشتن به حافظه خیلی سریع‌تر از نوشتن به دیسکه. همه‌ی این‌ها باعث سرعت بالای نوشتن در Cassandra می‌شن.

9. معماری نظیر به نظیر (Peer-to-Peer)

Cassandra بر پایه‌ی معماری نظیر به نظیر طراحی شده که در اون همه نودها برابر هستن. این برخلاف بعضی از مدل‌های دیتابیسه که رابطه "slave to master" دارن. در این مدل، یه واحد عملکرد بقیه واحدها رو هدایت می‌کنه و واحدهای دیگه فقط با واحد مرکزی یا master ارتباط دارن. در Cassandra، واحدهای مختلف می‌تونن به عنوان همتا با همدیگه ارتباط برقرار کنن. این ارتباط نظیر به نظیر، نقطه‌ی شکست واحد رو از بین می‌بره و یکی از ویژگی‌های برجسته‌ی Cassandra هست.

محدودیت‌های Cassandra

با این همه مزیت، Cassandra هم محدودیت‌های خودش رو داره:

مستندات رسمی از طرف آپاچی وجود نداره و این باعث می‌شه که نیاز به استفاده از منابع جانبی باشه.
Cassandra از ویژگی‌های رابطه‌ای و ACID پشتیبانی نمی‌کنه.
اگرچه Cassandra عملکرد عالی در عملیات نوشتن داره، عملیات خواندنش بهینه نیست.
مشکلات تأخیر زمانی در مدیریت حجم زیادی از داده‌ها و درخواست‌ها معمولاً وجود داره.
Cassandra از پشتیبانی برای توابع تجمعی و زیرپرس‌وجوها برخوردار نیست.
به خاطر اینکه Cassandra بر اساس پرس‌وجوهاست، داده‌ها رو چندین بار ذخیره می‌کنه که این باعث بروز مشکلاتی در مدل حافظه جاوا (JVM) می‌شه.

خب، حالا با این ویژگی‌ها و محدودیت‌ها آشنا شدی و بهتر می‌تونی درک کنی که چرا Cassandra اینقدر خاص و منحصر به فرده.

6 کاربرد برتر Cassandra

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. بیا ببینیم کجاها به کار میاد.

1. تجارت الکترونیک

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. شرکت‌های تجارت الکترونیک با استفاده از سیستم قابل اعتمادی مثل Cassandra می‌تونن از این خرابی‌ها و وقفه‌های احتمالی جلوگیری کنن. تحمل خطای بالای Cassandra به این معناست که حتی اگه یک مرکز داده کاملاً خراب بشه، سیستم بدون مشکل به کارش ادامه می‌ده.

به خاطر مقیاس‌پذیری راحت، به ویژه در فصل‌های اوج خرید، مدیریت تجارت الکترونیک و موجودی‌ها یکی از کاربردهای مهم Cassandra است. وقتی بازار هجوم میاره، شرکت باید توانایی دیتابیس برای حمل و ذخیره داده‌های بیشتر رو افزایش بده. این رشد سریع و مقرون‌به‌صرفه، بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد سیستم، برای شرکت‌ها یه نعمته.

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.

2. وب‌سایت‌های سرگرمی

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.

این کاربرد Cassandra تو بخش شخصی‌سازی، توصیه‌ها و تجربه‌ی مشتری قرار می‌گیره. این فقط به وب‌سایت‌های سرگرمی محدود نمی‌شه، بلکه شامل پلتفرم‌های خرید آنلاین و توصیه‌های شبکه‌های اجتماعی هم می‌شه. به همین دلیل، کاربران اعلان‌هایی درباره کالاهای مشابه به آنچه مرور کرده‌اند، دریافت می‌کنن.

3. اینترنت اشیا (IoT) و رایانش لبه‌ای

دنیای امروز داره به سمت اینترنت اشیا (IoT) حرکت می‌کنه. ما هر روز با هزاران نقطه‌ی داده یا مجموعه داده جدید بمباران می‌شیم. 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. این سیل اطلاعات می‌تونه به سرعت گیج‌کننده و به راحتی گم بشه.

اما ذخیره و تحلیل اطلاعات از دستگاه‌های IoT، بدون توجه به حجم بزرگ اون‌ها، با تکنولوژی Cassandra خیلی موثرتر شده. این به خاطر ویژگی‌های زیره:

هر نود جداگانه می‌تونه عملیات خواندن و نوشتن رو انجام بده.
حجم بزرگی از داده‌ها رو می‌تونه مدیریت و ذخیره کنه.
از تحلیل داده‌ها به صورت لحظه‌ای پشتیبانی می‌کنه.

4. احراز هویت و تشخیص تقلب

تشخیص تقلب برای امنیت و قابلیت اطمینان بسیاری از شرکت‌ها، به ویژه بانک‌ها، بیمه‌ها و سایر مؤسسات مالی ضروریه. 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 در اینجا به خاطر تحلیل لحظه‌ای داده‌های بزرگ کاربرد داره. 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.

از طرف دیگه، همین مؤسسات مالی باید فرایند احراز هویت کاربران رو بدون مشکل انجام بدن. برای محکم کردن فرایند ورود کاربران به شکلی که فقط به مشتریان واقعی اجازه ورود بده و در عین حال این فرایند ساده و آسان باشه، Cassandra کمک می‌کنه تا تحلیل‌های لحظه‌ای انجام بشه. به علاوه، با استفاده از Cassandra می‌تونی از دسترسی مداوم مطمئن باشی.

به طور کلی، Cassandra یکی از گزینه‌های برتر دیتابیس برای تشخیص تقلب و انجام فرایندهای احراز هویت هست به این دلایل:

اجازه تحلیل لحظه‌ای با استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی رو می‌ده.
می‌تونه حجم زیادی از مجموعه داده‌های در حال رشد رو میزبانی کنه.
اسکیمای انعطاف‌پذیر داره که اجازه پردازش انواع داده‌های مختلف رو می‌ده.

5. پیام‌رسانی

الان تعداد زیادی برنامه‌های پیام‌رسانی داریم که هر روز تعداد کاربرهای بیشتری رو جذب می‌کنن. این نیاز به یک سیستم دیتابیس پایدار برای ذخیره حجم عظیمی از اطلاعات دائمی رو ایجاد می‌کنه. Cassandra هم ثبات و هم ظرفیت ذخیره‌سازی لازم برای شرکت‌هایی که خدمات پیام‌رسانی ارائه می‌دن رو فراهم می‌کنه.

6. لجستیک و مدیریت دارایی

Cassandra توی لجستیک و مدیریت دارایی هم کاربرد داره. وقتی می‌خوای حرکت هر آیتمی رو که قراره جابجا بشه، پیگیری کنی، از لحظه خرید تا تحویل نهایی، می‌تونی به Cassandra تکیه کنی. این پایگاه داده می‌تونه هر تراکنش رو ثبت کنه و برای شرکت‌های بزرگ لجستیکی که حجم زیادی از داده‌ها رو به طور منظم پردازش می‌کنن، خیلی مفیده. Cassandra توی توسعه‌ی بک‌اند اینجور برنامه‌ها کاربرد قوی داره و می‌تونه داده‌ها رو بدون اینکه عملکرد برنامه تحت تاثیر قرار بگیره، ذخیره و تحلیل کنه.

شرکت‌ها و پروژه‌های معروفی که از Cassandra 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.

1. Ably

Ably برای ذخیره‌سازی پایدار پیام‌ها از Cassandra استفاده می‌کنه. این پایگاه داده به Ably کمک می‌کنه تا مقیاس اینترنتی رو مدیریت کنه و بدون محدودیت گسترش پیدا کنه.

2. Activision

Activision از Cassandra برای ساخت سیستم جدیدی استفاده کرده که پیام‌های شخصی‌سازی شده‌ی زیادی رو به بازیکنان ارسال می‌کنه. این سیستم از داده‌های لحظه‌ای استفاده می‌کنه و با کمک Cassandra به راحتی مدیریت می‌شه.

3. Apple

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.

4. Best Buy

Best Buy از Cassandra برای مدیریت افزایش شدید ترافیک در تعطیلات استفاده می‌کنه. این شرکت می‌گه که سیستمش با وجود افزایش ۷ برابری ترافیک، عملکرد بی‌نقصی داره.

5. Netflix

Netflix از Cassandra برای مدیریت پتابایت‌های داده و دسترسی به اون‌ها در میلی‌ثانیه استفاده می‌کنه. این شرکت با استفاده از Cassandra یه سیستم خودکار برای لایه‌ی پایداری اطلاعات خودش ساخته.

❞نتفلیکس به طور گسترده‌ای از Apache Cassandra استفاده می‌کنه تا نیازهای روزافزون خودش برای ذخیره‌سازی داده‌ها رو برآورده کنه و بتونه دنیا رو سرگرم کنه. ما توی محیط‌های خودمون از نسخه بتای 4.0 استفاده می‌کنیم و ویژگی‌هایی مثل Audit Logging و backpressure رو امتحان کردیم.❝ – وینای چلا، مدیر مهندسی نتفلیکس

6. Discord

Cassandra تمام نیازهای دیتابیس Discord رو برآورده کرده. این پلتفرم می‌تونه نودهای جدید اضافه کنه و تحمل از دست دادن نودها رو بدون تأثیر روی عملکرد داره.

این نمونه‌ها فقط چندتا از کاربردهای گسترده Cassandra هستن. با نگاه به این داستان‌های موفقیت، می‌تونی ببینی که چطور این پایگاه داده می‌تونه به کسب‌وکارها کمک کنه تا بهتر و سریع‌تر رشد کنن.

برای مطالعه بیشتر و دیدن موارد دیگه، می‌تونی به سایت رسمی کاساندرا مراجعه کنی.

مثال‌هایی از کدهای Cassandra

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.

ایجاد Keyspace و Table

-- ایجاد Keyspace
CREATE KEYSPACE 7learn_keyspace WITH replication = {'class': 'SimpleStrategy', 'replication_factor' : 3};
-- ایجاد جدول کاربران
CREATE TABLE 7learn_keyspace.users (
    user_id UUID PRIMARY KEY,
    username TEXT,
    email TEXT,
    signup_date TIMESTAMP
);

درج داده‌ها

-- درج داده‌ها
INSERT INTO 7learn_keyspace.users (user_id, username, email, signup_date)
VALUES (uuid(), 'john_doe', 'john@example.com', toTimestamp(now()));
INSERT INTO 7learn_keyspace.users (user_id, username, email, signup_date)
VALUES (uuid(), 'jane_doe', 'jane@example.com', toTimestamp(now()));

جستجوی داده‌ها

-- جستجوی داده‌ها
SELECT * FROM 7learn_keyspace.users WHERE username = 'john_doe';

مقایسه Cassandra با سایر پایگاه‌های داده NoSQL

Cassandra با سایر پایگاه‌های داده NoSQL مثل MongoDB، Couchbase و HBase رقابت می‌کنه. هر کدوم از این پایگاه‌ها مزایا و معایب خودشون رو دارن.

ویژگی	Cassandra	MongoDB	Couchbase	HBase
مقیاس‌پذیری	بسیار بالا	متوسط	بالا	بالا
دسترسی	همیشه در دسترس	متوسط	بالا	متوسط
مدل داده	ستون‌محور	سندمحور	سندمحور	ستون‌محور
پشتیبانی تراکنش	ضعیف	خوب	خوب	خوب
عملکرد	بالا	متوسط	بالا	بالا

شروع کار با Cassandra

دوست داری کار با Cassandra رو شروع کنی؟ اینجا یه راهنمای سریع و ساده برات آماده کردم که قدم به قدم جلو بری.

مرحله 1: نصب Cassandra با Docker

اول از همه، باید Docker رو روی سیستم خودت نصب کنی. می‌تونی Docker Desktop برای مک یا ویندوز استفاده کنی.

docker pull cassandra:latest

مرحله 2: شروع Cassandra

با استفاده از یک شبکه Docker، پورت‌های کانتینر رو بدون اینکه روی میزبان باز بشن، دسترسی پیدا کن.

docker network create cassandra
docker run --rm -d --name cassandra --hostname cassandra --network cassandra cassandra

مرحله 3: ساخت فایل‌ها

یک فایل به نام data.cql بساز و اسکریپت زیر رو توش قرار بده:

-- ایجاد یک keyspace
CREATE KEYSPACE IF NOT EXISTS store WITH REPLICATION = { 'class' : 'SimpleStrategy', 'replication_factor' : '1' };
-- ایجاد یک جدول
CREATE TABLE IF NOT EXISTS store.shopping_cart (
userid text PRIMARY KEY,
item_count int,
last_update_timestamp timestamp
);
-- وارد کردن داده‌ها
INSERT INTO store.shopping_cart (userid, item_count, last_update_timestamp)
VALUES ('9876', 2, toTimeStamp(now()));
INSERT INTO store.shopping_cart (userid, item_count, last_update_timestamp)
VALUES ('1234', 5, toTimeStamp(now()));

مرحله 4: بارگذاری داده‌ها با CQLSH

با استفاده از ابزار cqlsh داده‌ها رو به دیتابیس وارد کن.

docker run --rm --network cassandra -v "$(pwd)/data.cql:/scripts/data.cql" -e CQLSH_HOST=cassandra -e CQLSH_PORT=9042 -e CQLVERSION=3.4.6 nuvo/docker-cqlsh

مرحله 5: استفاده از CQLSH به صورت تعاملی

می‌تونی از CQLSH به صورت تعاملی برای اجرای دستورات CQL استفاده کنی.

docker run --rm -it --network cassandra nuvo/docker-cqlsh cqlsh cassandra 9042 --cqlversion='3.4.5'

مرحله 6: خواندن داده‌ها

برای دیدن داده‌های موجود در جدول، از دستور زیر استفاده کن:

SELECT * FROM store.shopping_cart;

مرحله 7: نوشتن داده‌های بیشتر

داده‌های جدیدی به جدول اضافه کن:

INSERT INTO store.shopping_cart (userid, item_count) VALUES ('4567', 20);

مرحله 8: پاکسازی

برای متوقف کردن Cassandra و حذف شبکه، دستورات زیر رو اجرا کن:

docker kill cassandra
docker network rm cassandra

تبریک! به همین سادگی شروع به کار با Cassandra کردی. برای یادگیری بیشتر، می‌تونی به Cassandra Basics سر بزنی و اطلاعات بیشتری کسب کنی.

سوالات متداول

1. Cassandra برای چه نوع برنامه‌هایی مناسب است؟

Cassandra برای برنامه‌هایی که نیاز به مدیریت حجم عظیمی از داده‌ها دارن و باید همیشه در دسترس باشن، مثل شبکه‌های اجتماعی، تجارت الکترونیک و برنامه‌های IoT بسیار مناسبه.

2. آیا Cassandra از تراکنش‌های ACID پشتیبانی می‌کند؟

نه، Cassandra از تراکنش‌های ACID پشتیبانی نمی‌کنه. اما می‌تونی با استفاده از راهکارهای خاص، برخی ویژگی‌های تراکنشی رو پیاده‌سازی کنی.

3. چگونه می‌توان Cassandra را پیکربندی کرد؟

پیکربندی Cassandra شامل تنظیمات مختلفی مثل تعداد تکرارها، سیاست‌های نسخه‌بندی و مدیریت گره‌ها می‌شه که نیاز به دانش فنی و تجربه داره.

4. چه شرکت‌هایی از Cassandra استفاده می‌کنند؟

شرکت‌های بزرگی مثل Netflix، Apple، eBay و Spotify از Cassandra برای مدیریت داده‌های خودشون استفاده می‌کنن.

5. مزایای اصلی استفاده از Cassandra چیست؟

مزایای اصلی Cassandra شامل مقیاس‌پذیری خطی، دسترسی بدون توقف، توزیع‌شده بودن و پشتیبانی از زبان‌های برنامه‌نویسی مختلفه.

جمع‌بندی

Cassandra یه پایگاه داده قدرتمند و مقیاس‌پذیره که می‌تونه بهت کمک کنه تا حجم عظیمی از داده‌ها رو به راحتی مدیریت کنی. با مزایای زیادی که داره، انتخابی عالی برای شرکت‌های بزرگ و برنامه‌های حساس به دسترسی‌پذیریه. البته، برای استفاده مؤثر از این سیستم، نیاز به دانش فنی و تجربه داری. اگه دنبال یه راه‌حل پایگاه داده برای مدیریت داده‌های بزرگ هستی، Cassandra می‌تونه انتخاب مناسبی باشه.

امیدوارم این مقاله برات مفید بوده باشه و به سوالاتت جواب داده باشه. موفق باشی!