【第N回】NoSQL-Managed Apache Cassandra¶

Apache Cassandraの概要¶

Apache CassandraはAmazon Dynamoの分散デザインと、Google Bigtableのデータモデルを併せ持つ非中央集権型で伸縮自在なスケール、高可用性、耐障害性、設定可能な一貫性を備えたカラム指向型データベースです。 基本的にAP型データベースのアーキテクチャを踏襲しており、結果整合性をもつデータベースとよく呼ばれますが、正しくは、設定可能な一貫性を持つデータベースであり、Cassndaraに対しては正確ではありません。 一貫性はACIDの定義に従えば、読み込むクライアントがお互いに矛盾したことなる値を参照することなく、データの状態がある状態へと正しく遷移することですが、 一貫性にはレベルがあり、Cassandraでは、クライアントが全ての更新時に参照するレプリカ数をレプリケーションファクタによって制御でき、各スキーマ・テーブルごとに設定できます。

Cassandraのデータ構造はバージョンによって異なります。 Cassandraはキーバリュー型のデータ(カラム)を一連にまとめたRowのまとまりであるカラムファミリ及び、 それらをノード単位でまとめるキースペースををもつ多次元ハッシュテーブルのデータ構造を持っています。v0.7より前では、DynamoDBと同じく、どのRowも１つかそれ以上のカラムを持ちながら、 他のRowと全く同じカラムを持つ必要がないスキーマフリーな構造をとっていましたが、v0.7以降オプションでスキーマ定義が可能となり、v1.1以降は、スキーマ定義が必須となりました。 いくつかの古いドキュメントでは、このv0.7以降を前提とした記述になっているので、参照する際には注意が必要です。

また、CassandraはSQLに似たCQL(Cassandra Query Language)という、データベース操作言語を持っています。 「 AP型データベースAmazon DynamoDBとApache Cassandraの特徴 」でも記載した通り、NoSQL型の特性を理解して SQLとの差異を踏まえて実装する必要があるのですが、ユーザはこの言語を用いて、SQLライクにデータアクセスのための処理を記述することができます。

では、Cassandra環境を構築していきましょう。

Apache Cassandraの構築¶

相応のメモリが必要になるのですが、ローカル環境でシングルノードのCassandraを構築すると開発時は便利なので、ここでは、 Dockerを用いて、ゲストOSとしたCentOS7上にCassandraをインストールします。ホストOSとなる端末はMacOS、Windowsどちらでもかまいませんが、 Dockerを事前にインストールしてください。以降はDockerがインストール済みであることを前提に進めていきます。

適当な任意のフォルダにDockerfileというファイル名で、以下を記述してください。

# Dockerfile for cassandra

# (A)
FROM            docker.io/centos:latest
# (B)
MAINTAINER      debugroom

# (C)
RUN yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel wget tar iproute

# (D)
ENV JAVA_HOME /etc/alternatives/java_sdk
# (E)
ADD datastax.repo /etc/yum.repos.d/
# (F)
RUN yum -y install dsc30
# (G)
RUN yum -y install cassandra30-tools
# (H)
RUN sed -i s/\#-Xms4G/-Xms1G/g /etc/cassandra/conf/jvm.options
# (I)
RUN sed -i s/\#-Xmx4G/-Xmx2G/g /etc/cassandra/conf/jvm.options
# (J)
RUN sed -i s/seeds\:\ \"127\.0\.0\.1\"/seeds\:\ \"172\.17\.0\.2\"/g /etc/cassandra/conf/cassandra.yaml
# (K)
RUN sed -i s/listen\_address\:\ localhost/listen\_address\:\ 172\.17\.0\.2/g /etc/cassandra/conf/cassandra.yaml
# (L)
RUN sed -i s/rpc\_address\:\ localhost/\rpc\_address\:\ 172\.17\.0\.2/g /etc/cassandra/conf/cassandra.yaml
# (M)
RUN systemctl enable cassandra
# (N)
ADD create-keyspace.cql /root/
# (O)
EXPOSE 7199 7000 7001 9160 9042 22 8012 61621

また、上記のDockerfile内で使用するDatastax社のレポジトリファイルおよび、Cassandra起動後にキースペースを作成するCQLのファイルをDockerfileと同一ディレクトリ内に作成してください。

[datastax]
name = DataStax Repo for Apache Cassandra
baseurl = http://rpm.datastax.com/community
enabled = 1
gpgcheck = 0

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

上記のファイルを作成後、コマンドラインからDockerイメージを作成するコマンドを実行します。docker buildコマンドでイメージ名やタグを指定して、元になるDockerfileがあるディレクトリを指定してください。 ここでは、DockerHub上でのxxxxxxレポジトリにsample-cassandra-localというイメージをlatestタグをつけて実行しています。最後にDockerfileがあるカレントディレクトリを指定しています。

docker build -t xxxxxx/sample-cassandra-local:latest .

Dockerイメージが作成されたら、コマンドラインからDockerプロセスを実行してください。なお、実行するコンテナ内でsystemctlサービスを実行するために、--privilegedオプションを付与する必要があります。 実行コンテナ名称(cassandra-server1とします。)と、コンテナイメージ名、コンテナの起動時は/sbin/initを実行し、systemdを起動する形でコンテナを実行します。

docker run -d --privileged -p 9042:9042 --name cassandra-server1 xxxxxxx/sample-cassandra-local /sbin/init

起動したコンテナにアクセスし、以下の通り、起動したCassandraでキースペースを作成します。キースペースが作成されているか確認しましょう。

docker exec -ti cassandra-server1 /bin/bash
cqlsh 172.17.0.2 9042 -f /root/create-keyspace.cql
cqlsh 172.17.0.2 9042
cql> describe sample;

これで、Cassandraの環境が構築できました。次回はこの構築した環境にアクセスするSpringアプリケーションを実装してみます。

著者紹介¶

川畑 光平(KAWABATA Kohei)

某システムインテグレータにて、金融機関システム業務アプリケーション開発・システム基盤担当を経て、現在はソフトウェア開発自動化関連の研究開発・推進に従事。

Red Hat Certified Engineer、Pivotal Certified Spring Professional、AWS Certified Solutions Architect Professional等の資格を持ち、アプリケーション基盤・クラウドなど様々な開発プロジェクト支援にも携わる。

2019 APN AWS Top Engineers & Ambassadors 選出。

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