Ограничения Cassandra

1. Пропускная способность и время отклика ограничены характеристиками жесткого диска или твердотельного накопителя;
2. Специфическая структура хранения данных, оптимизированная под последовательные запись и чтение, не адаптирована под оптимальное выполнение классических реляционных операций над данными. Это не позволяет нормализовать данные и эффективно сопоставлять при помощи JOIN-ов, а также накладывает значительные ограничения, например, на такие операции, как GROUP BY и ORDER;
3. Как следствие из п. 2 — отсутствие поддержки SQL в пользу своей более ограниченной вариации — CQL;
4. Отсутствие ACID-транзакций.

Apache Ignite

1. Исчезает накладываемое диском ограничение производительности: Apache Ignite работает с оперативной памятью, сейчас нет ничего быстрее. Кроме того, она дешевеет настолько стремительно, что поставить достаточное количество RAM на пул серверов (Apache Ignite — распределенная система, как и Cassandra) — посильная задача;
2. Полная поддержка классического SQL99, включая JOIN-ы, GROUP BY, ORDER BY, а также INSERT, UPDATE, DELETE, MERGE и так далее, позволяет нормализовать данные, облегчает аналитику, а с учетом производительности при работе с RAM — открывает потенциал HTAP, аналитики в реальном времени по операционным данным;
3. Поддержка стандартов JDBC и ODBC облегчает интеграцию с существующими инструментами, например, Tableau, и фреймворками вроде Hibernate или Spring Data;
4. Поддержка ACID-транзакций, гибкие и глубокие настройки обеспечения отказоустойчивости и дублирования данных;
5. Распределенные вычисления, потоковая обработка данных, машинное обучение — можно легко реализовать множество новых для бизнеса сценариев использования, приносящих дивиденды.

А на примере?

Cassandra: таблицы и данные

$ cd ~/Downloads
$ tar xzvf apache-cassandra-3.10-bin.tar.gz
$ cd apache-cassandra-3.10

$ bin/cassandra

$ cd ~/Downloads/apache-cassandra-3.10
$ bin/cqlsh

CREATE KEYSPACE IgniteTest WITH replication = {'class': 'SimpleStrategy', 'replication_factor' : 1};

USE IgniteTest;

CREATE TABLE catalog_category (id bigint primary key, parent_id bigint, name text, description text);
CREATE TABLE catalog_good (id bigint primary key, categoryId bigint, name text, description text, price bigint, oldPrice bigint);

INSERT INTO catalog_category (id, parentId, name, description) VALUES (1, NULL, 'Бытовая техника', 'Различная бытовая техника для вашего дома!');
INSERT INTO catalog_category (id, parentId, name, description) VALUES (2, 1, 'Холодильники', 'Самые холодные холодильники!');
INSERT INTO catalog_category (id, parentId, name, description) VALUES (3, 1, 'Стиральные машинки', 'Замечательные стиралки!');

INSERT INTO catalog_good (id, categoryId, name, description, price, oldPrice) VALUES (1, 2, 'Холодильник Buzzword', 'Лучший холодильник 2027!', 1000, NULL);
INSERT INTO catalog_good (id, categoryId, name, description, price, oldPrice) VALUES (2, 2, 'Холодильник Foobar', 'Дешевле не найти!', 300, 900);
INSERT INTO catalog_good (id, categoryId, name, description, price, oldPrice) VALUES (3, 2, 'Холодильник Barbaz', 'Люкс на вашей кухне!', 500000, 300000);
INSERT INTO catalog_good (id, categoryId, name, description, price, oldPrice) VALUES (4, 3, 'Машинка Habr#', 'Стирает, отжимает, сушит!', 10000, NULL);

Инициализация Java-проекта

• ignite-cassandra-store для обеспечения интеграции с Cassandra;
• ignite-spring для загрузки XML-конфигурации в формате Spring Context, отсюда транзитивно нам прилетит кусок Spring, альтернативно можно не включать данный пакет и самим создать необходимые классы (в первую очередь IgniteConfiguration).

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.ignite</groupId>
        <artifactId>ignite-spring</artifactId>
        <version>2.0.0</version>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.apache.ignite</groupId>
        <artifactId>ignite-cassandra-store</artifactId>
        <version>2.0.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

import org.apache.ignite.cache.query.annotations.QuerySqlField;

public class CatalogCategory {
    @QuerySqlField private long id;
    @QuerySqlField private Long parentId;
    @QuerySqlField private String name;
    @QuerySqlField private String description;

    // public getters and setters
}

public class CatalogGood {
    @QuerySqlField private long id;
    @QuerySqlField private long categoryId;
    @QuerySqlField private String name;
    @QuerySqlField private String description;
    @QuerySqlField private long price;
    @QuerySqlField private long oldPrice;

    // public getters and setters
}

import org.apache.ignite.cache.query.annotations.QuerySqlField

data class CatalogCategory(@QuerySqlField var id: Long,
                           @QuerySqlField var parentId: Long?,
                           @QuerySqlField var name: String?,
                           @QuerySqlField var description: String?) {
	constructor() : this(0, null, null, null)
}

data class CatalogGood(@QuerySqlField var id: Long,
                       @QuerySqlField var categoryId: Long,
                       @QuerySqlField var name: String?,
                       @QuerySqlField var description: String?,
                       @QuerySqlField var price: Long,
                       @QuerySqlField var oldPrice: Long) {
	constructor() : this(0, 0, null, null, 0, 0)
}

Конфигурация Apache Ignite

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.datasource.DataSource" name="cassandra">
        <property name="contactPoints" value="127.0.0.1"/>
    </bean>

    <bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
        <property name="cacheConfiguration">
            <list>
                <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
                    <property name="name" value="CatalogCategory"/>
                    <property name="writeThrough" value="true"/>
                    <property name="sqlSchema" value="catalog_category"/>
                    <property name="indexedTypes">
                        <list>
                            <value type="java.lang.Class">java.lang.Long</value>
                            <value type="java.lang.Class">com.gridgain.test.model.CatalogCategory</value>
                        </list>
                    </property>
                    <property name="cacheStoreFactory">
                        <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.CassandraCacheStoreFactory">
                            <property name="dataSource" ref="cassandra"/>
                            <property name="persistenceSettings">
                                <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.persistence.KeyValuePersistenceSettings">
                                    <constructor-arg type="java.lang.String"><value><![CDATA[
                                        <persistence keyspace="IgniteTest" table="catalog_category">
                                            <keyPersistence class="java.lang.Long" strategy="PRIMITIVE" column="id"/>
                                            <valuePersistence class="com.gridgain.test.model.CatalogCategory" strategy="POJO"/>
                                        </persistence>]]></value></constructor-arg>
                                </bean>
                            </property>
                        </bean>
                    </property>
                </bean>

                <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
                    <property name="name" value="CatalogGood"/>
                    <property name="readThrough" value="true"/>
                    <property name="writeThrough" value="true"/>
                    <property name="sqlSchema" value="catalog_good"/>
                    <property name="indexedTypes">
                        <list>
                            <value type="java.lang.Class">java.lang.Long</value>
                            <value type="java.lang.Class">com.gridgain.test.model.CatalogGood</value>
                        </list>
                    </property>
                    <property name="cacheStoreFactory">
                        <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.CassandraCacheStoreFactory">
                            <property name="dataSource" ref="cassandra"/>
                            <property name="persistenceSettings">
                                <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.persistence.KeyValuePersistenceSettings">
                                    <constructor-arg type="java.lang.String"><value><![CDATA[
                                        <persistence keyspace="IgniteTest" table="catalog_good">
                                            <keyPersistence class="java.lang.Long" strategy="PRIMITIVE" column="id"/>
                                            <valuePersistence class="com.gridgain.test.model.CatalogGood" strategy="POJO"/>
                                        </persistence>]]></value></constructor-arg>
                                </bean>
                            </property>
                        </bean>
                    </property>
                </bean>
            </list>
        </property>
    </bean>

</beans>

    <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.datasource.DataSource" name="cassandra">
        <property name="contactPoints" value="127.0.0.1"/>
    </bean>

    <bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
        <property name="cacheConfiguration">
            <list>
                ...
            </list>
        </property>
    </bean>

                <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
                    <property name="name" value="CatalogCategory"/>
                    ...
                </bean>

                    <property name="readThrough" value="true"/>
                    <property name="writeThrough" value="true"/>
                    <property name="sqlSchema" value="catalog_category"/>
                    <property name="indexedTypes">
                        <list>
                            <value type="java.lang.Class">java.lang.Long</value>
                            <value type="java.lang.Class">com.gridgain.test.model.CatalogCategory</value>
                        </list>
                    </property>

                    <property name="cacheStoreFactory">
                        <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.CassandraCacheStoreFactory">
                            <property name="dataSource" ref="cassandra"/>
                            <property name="persistenceSettings">
                                <bean class="org.apache.ignite.cache.store.cassandra.persistence.KeyValuePersistenceSettings">
                                    <constructor-arg type="java.lang.String"><value><![CDATA[
                                        <persistence keyspace="IgniteTest" table="catalog_category">
                                            <keyPersistence class="java.lang.Long" strategy="PRIMITIVE" column="id"/>
                                            <valuePersistence class="com.gridgain.test.model.CatalogCategory" strategy="POJO"/>
                                        </persistence>]]></value></constructor-arg>
                                </bean>
                            </property>
                        </bean>
                    </property>

<persistence keyspace="IgniteTest" table="catalog_category">
    <keyPersistence class="java.lang.Long" strategy="PRIMITIVE" column="id"/>
    <valuePersistence class="com.gridgain.test.model.CatalogCategory" strategy="POJO"/>
</persistence>

Запуск

package com.gridgain.test;

import org.apache.ignite.Ignite;
import org.apache.ignite.Ignition;

public class Starter {
    public static void main(String... args) throws Exception {
        final Ignite ignite = Ignition.start("apacheignite-cassandra.xml");

        ignite.cache("CatalogCategory").loadCache(null);
        ignite.cache("CatalogGood").loadCache(null);
    }
}

SQL

SELECT cg.name goodName, cg.price goodPrice, cc.name category, pcc.name parentCategory
FROM catalog_category.CatalogCategory cc
  JOIN catalog_category.CatalogCategory pcc
  ON cc.parentId = pcc.id
  JOIN catalog_good.CatalogGood cg
  ON cg.categoryId = cc.id;

SELECT cc.name, AVG(cg.price) avgPrice
FROM catalog_category.CatalogCategory cc
  JOIN catalog_good.CatalogGood cg
  ON cg.categoryId = cc.id
WHERE cg.price <= 100000
GROUP BY cc.id;

Заключение