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Cassandra 是一個分布式 NoSQL 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，設(shè)計用來處理大量數(shù)據(jù)跨多個數(shù)據(jù)中心和云的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不同，Cassandra 專注于可用性和分布式存儲而犧牲了一致性，Cassandra 提供了多種機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性，盡管這些機(jī)制可能不如傳統(tǒng)的 ACID 事務(wù)那樣強(qiáng)大。
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數(shù)據(jù)復(fù)制
在 Cassandra 中，數(shù)據(jù)一致性主要通過副本復(fù)制來實現(xiàn)，每個數(shù)據(jù)項（稱為行）在多個節(jié)點上復(fù)制多次，當(dāng)客戶端寫入數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)被發(fā)送到集群中的一個節(jié)點，然后復(fù)制到其他節(jié)點上，Cassandra 使用一種稱為“最終一致性”的模型，這意味著更新操作不會立即在所有副本間同步，但會在一段時間后達(dá)到一致狀態(tài)。
一致性級別
Cassandra 允許用戶為每個操作（讀或?qū)懀┻x擇一致性級別，從而控制數(shù)據(jù)一致性與性能之間的平衡，以下是幾種常見的一致性級別：
1、ONE 只要有一個副本確認(rèn)，操作就成功，這是最低的一致性要求，提供最高的可用性，但數(shù)據(jù)可能不完全一致。
2、QUORUM 當(dāng)多數(shù)節(jié)點（副本）確認(rèn)時，操作成功，Quorum 提供中等級別的一致性，并確保即使有節(jié)點失敗，大多數(shù)數(shù)據(jù)仍然是最新的。
3、ALL 所有副本必須確認(rèn)操作才成功，這是最高的一致性級別，確保所有副本都包含最新數(shù)據(jù)，但這會犧牲性能和可用性。
4、LOCAL_ONE/QUORUM/ALL 類似于上述級別，但這些操作只在特定的數(shù)據(jù)中心內(nèi)執(zhí)行一致性協(xié)議。
輕量級事務(wù)
Cassandra 3.0 引入了對輕量級事務(wù)的支持，允許在單個分區(qū)鍵內(nèi)對多個行進(jìn)行原子性操作，這種機(jī)制基于 Paxos 協(xié)議，可以保證一組命令要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行，從而提供更強(qiáng)的一致性保證，這種事務(wù)機(jī)制僅適用于單個分區(qū)，不能跨分區(qū)鍵使用。
讀修復(fù)與反熵
Cassandra 還實現(xiàn)了兩種機(jī)制來處理不一致的數(shù)據(jù)：
讀修復(fù)（Read Repair）：當(dāng)一個節(jié)點讀取數(shù)據(jù)時，它會檢查其他副本是否具有較新的數(shù)據(jù)版本，假如發(fā)現(xiàn)更舊的數(shù)據(jù)，它會從擁有較新數(shù)據(jù)的節(jié)點復(fù)制數(shù)據(jù)以修復(fù)不一致。
反熵（Anti-Entropy）：這是一個后臺進(jìn)程，定期掃描數(shù)據(jù)以檢測和修復(fù)不一致，它比讀修復(fù)更全面，但不實時運(yùn)行。
總結(jié)
Cassandra 通過副本復(fù)制、一致性級別選擇、輕量級事務(wù)以及讀修復(fù)和反熵等機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性，盡管 Cassandra 無法提供傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的強(qiáng)一致性模型，但它的設(shè)計允許在可用性和一致性之間做出權(quán)衡，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景需求。
相關(guān)問題與解答：
1、Q: Cassandra 如何處理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)？
A: Cassandra 設(shè)計時考慮了網(wǎng)絡(luò)分區(qū)問題，它使用最終一致性模型，允許系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)分區(qū)恢復(fù)后自動同步數(shù)據(jù)，Cassandra 的數(shù)據(jù)中心感知能力允許它在本地數(shù)據(jù)中心內(nèi)優(yōu)先執(zhí)行操作，從而減少跨數(shù)據(jù)中心通信的需要。
2、Q: 在 Cassandra 中一致性級別 QUORUM 是如何工作的？
A: 在 Cassandra 中，QUORUM 一致性級別意味著寫操作需要在大多數(shù)節(jié)點上成功才能被認(rèn)為完成，這通常通過將寫請求發(fā)送到一個副本，然后由該副本負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)同步給其他副本來實現(xiàn)，只有當(dāng)超過半數(shù)的副本確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)時，寫操作才被視為成功。
3、Q: Cassandra 中的輕量級事務(wù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)有何不同？
A: 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常支持跨多個表和行的 ACID 事務(wù)，提供強(qiáng)一致性和隔離性，相比之下，Cassandra 的輕量級事務(wù)僅限于單個分區(qū)鍵內(nèi)的行，并且不支持跨分區(qū)事務(wù)，Cassandra 的事務(wù)依賴于 Paxos 協(xié)議來保證一組命令的原子性。
4、Q: 什么是 Cassandra 中的讀修復(fù)機(jī)制，它是如何工作的？
A: 讀修復(fù)是 Cassandra 用來維護(hù)數(shù)據(jù)一致性的一種機(jī)制，當(dāng)節(jié)點讀取數(shù)據(jù)時，它會檢查其他副本是否有更新的數(shù)據(jù)版本，假如發(fā)現(xiàn)更舊的數(shù)據(jù)，節(jié)點將從擁有較新數(shù)據(jù)的副本那里復(fù)制數(shù)據(jù)，從而修復(fù)不一致，這個過程是在正常讀操作的同時進(jìn)行的，有助于保持副本間的同步。
分享名稱：Cassandra如何保證數(shù)據(jù)一致性
文章路徑：http://fisionsoft.com.cn/article/djceeso.html
