Amazon Keyspaces: come funziona

Amazon Keyspaces elimina il sovraccarico amministrativo legato alla gestione di Cassandra. Per capire perché, è utile iniziare con l'architettura Cassandra e poi confrontarla con Amazon Keyspaces.

High-level architettura: Apache Cassandra e Amazon Keyspaces

L'Apache Cassandra tradizionale viene distribuito in un cluster composto da uno o più nodi. Sei responsabile della gestione di ogni nodo e dell'aggiunta e della rimozione di nodi man mano che il cluster si ridimensiona.

Un programma client accede a Cassandra connettendosi a uno dei nodi ed emettendo istruzioni Cassandra Query Language (CQL). CQL è simile a SQL, il linguaggio popolare utilizzato nei database relazionali. Anche se Cassandra non è un database relazionale, CQL fornisce un'interfaccia familiare per interrogare e manipolare i dati in Cassandra.

Il diagramma seguente mostra un semplice cluster Apache Cassandra, composto da quattro nodi.

Una distribuzione di Cassandra di produzione potrebbe essere costituita da centinaia di nodi, in esecuzione su centinaia di computer fisici in uno o più data center fisici. Ciò può comportare un onere operativo per gli sviluppatori di applicazioni che devono effettuare il provisioning, applicare patch e gestire i server oltre all'installazione, alla manutenzione e al funzionamento del software.

Con Amazon Keyspaces (per Apache Cassandra), non è necessario effettuare il provisioning, applicare patch o gestire i server, quindi puoi concentrarti sulla creazione di applicazioni migliori. Amazon Keyspaces offre due modalità di capacità di throughput per le letture e le scritture: su richiesta e con provisioning. Puoi scegliere la modalità di capacità di throughput della tua tabella per ottimizzare il prezzo delle letture e delle scritture in base alla prevedibilità e alla variabilità del carico di lavoro.

Con la modalità su richiesta, paghi solo per le letture e le scritture effettivamente eseguite dall'applicazione. Non è necessario specificare in anticipo la capacità di throughput della tabella. Amazon Keyspaces gestisce il traffico delle applicazioni quasi istantaneamente man mano che aumenta o diminuisce, rendendolo una buona opzione per le applicazioni con traffico imprevedibile.

La modalità di capacità assegnata consente di ottimizzare il prezzo del throughput se il traffico delle applicazioni è prevedibile e di prevedere in anticipo i requisiti di capacità della tabella. Con la modalità di capacità predisposta, è possibile specificare il numero di letture e scritture al secondo che si prevede che l'applicazione esegua. È possibile aumentare e diminuire automaticamente la capacità assegnata alla tabella abilitando il ridimensionamento automatico.

Puoi modificare la modalità di capacità della tabella una volta al giorno per saperne di più sui modelli di traffico del carico di lavoro o se prevedi un forte aumento del traffico, ad esempio a causa di un evento importante che, secondo te, genererà molto traffico da tavolo. Per ulteriori informazioni sul provisioning della capacità in lettura e scrittura, vedere. Configura le modalità di read/write capacità in Amazon Keyspaces

Amazon Keyspaces (per Apache Cassandra) archivia tre copie dei dati in più zone di disponibilità per garantire durabilità e disponibilità elevata. Inoltre, puoi beneficiare di un data center e di un'architettura di rete progettati per soddisfare i requisiti delle organizzazioni più sensibili alla sicurezza. La crittografia a riposo viene abilitata automaticamente quando si crea una nuova tabella Amazon Keyspaces e tutte le connessioni client richiedono Transport Layer Security (TLS). Le funzionalità AWS di sicurezza aggiuntive includono il monitoraggio e AWS Identity and Access Management gli endpoint di cloud privato virtuale (VPC). Per una panoramica di tutte le funzionalità di sicurezza disponibili, consulta. Sicurezza in Amazon Keyspaces (per Apache Cassandra)

Il diagramma seguente mostra l'architettura di Amazon Keyspaces.

Un programma client accede ad Amazon Keyspaces connettendosi a un endpoint predeterminato (nome host e numero di porta) ed emettendo istruzioni CQL. Per un elenco degli endpoint disponibili, consulta. Endpoint di servizio per Amazon Keyspaces

Modello di dati Cassandra

Il modo in cui modelli i dati per il tuo business case è fondamentale per ottenere prestazioni ottimali da Amazon Keyspaces. Un modello di dati scadente può ridurre significativamente le prestazioni.

Anche se CQL è simile a SQL, i backend di Cassandra e i database relazionali sono molto diversi e devono essere affrontati in modo diverso. Di seguito sono riportate alcune delle questioni più significative da considerare:

Storage

Puoi visualizzare i tuoi dati Cassandra in tabelle, con ogni riga che rappresenta un record e ogni colonna un campo all'interno di quel record.

Struttura della tabella: interroga prima

Non ci sono JOIN s in CQL. Pertanto, è necessario progettare le tabelle in base alla forma dei dati e al modo in cui è necessario accedervi per i casi d'uso aziendali. Ciò potrebbe comportare una denormalizzazione con dati duplicati. È necessario progettare ciascuna tabella in modo specifico per un particolare modello di accesso.

Partizioni

I dati vengono archiviati in partizioni su disco. Il numero di partizioni in cui sono archiviati i dati e il modo in cui vengono distribuiti tra le partizioni sono determinati dalla chiave di partizione utilizzata. Il modo in cui si definisce la chiave di partizione può avere un impatto significativo sulle prestazioni delle query. Per le best practice, consulta Come utilizzare le chiavi di partizione in modo efficace in Amazon Keyspaces.

Chiave primaria

In Cassandra, i dati vengono archiviati come coppia chiave-valore. Ogni tabella Cassandra deve avere una chiave primaria, che è la chiave univoca per ogni riga della tabella. La chiave primaria è composta da una chiave di partizione obbligatoria e da colonne di clustering opzionali. I dati che compongono la chiave primaria devono essere univoci in tutti i record di una tabella.

• Chiave di partizione: la parte della chiave di partizione della chiave primaria è obbligatoria e determina in quale partizione del cluster sono archiviati i dati. La chiave di partizione può essere una singola colonna oppure può essere un valore composto da due o più colonne. Si utilizzerebbe una chiave di partizione composta se una chiave di partizione a colonna singola risultasse in una singola partizione o in pochissime partizioni contenenti la maggior parte dei dati e quindi la maggior parte delle operazioni su disco. I/O

• Colonna di clustering: la parte opzionale della colonna di clustering della chiave primaria determina il modo in cui i dati vengono raggruppati e ordinati all'interno di ciascuna partizione. Se includi una colonna di clustering nella chiave primaria, la colonna di clustering può avere una o più colonne. Se nella colonna di clustering sono presenti più colonne, l'ordinamento è determinato dall'ordine in cui le colonne sono elencate nella colonna di clustering, da sinistra a destra.

Per ulteriori informazioni sulla progettazione NoSQL e Amazon Keyspaces, consulta. Differenze chiave e principi di progettazione della progettazione NoSQL Per ulteriori informazioni su Amazon Keyspaces e sulla modellazione dei dati, consulta. Best practice per la modellazione dei dati: consigli per la progettazione di modelli di dati

Accesso ad Amazon Keyspaces da un'applicazione

Amazon Keyspaces (per Apache Cassandra) implementa l'API Apache Cassandra Query Language (CQL), quindi puoi utilizzare i driver CQL e Cassandra che già utilizzi. Aggiornare l'applicazione è semplice: basta aggiornare il driver o cqlsh la configurazione di Cassandra in modo che punti all'endpoint del servizio Amazon Keyspaces. Per maggiori informazioni sulle credenziali richieste, consulta Crea e configura AWS credenziali per Amazon Keyspaces.

Nota

Per aiutarti a iniziare, puoi trovare esempi di codice end-to-end di connessione ad Amazon Keyspaces utilizzando vari driver client Cassandra nell'archivio di esempi di codice Amazon Keyspaces su. GitHub

Considera il seguente programma Python, che si connette a un cluster Cassandra e interroga una tabella.

from cassandra.cluster import Cluster
#TLS/SSL configuration goes here

ksp = 'MyKeyspace'
tbl = 'WeatherData'

cluster = Cluster(['NNN.NNN.NNN.NNN'], port=NNNN)
session = cluster.connect(ksp)

session.execute('USE ' + ksp)

rows = session.execute('SELECT * FROM ' +  tbl)
for row in rows:
    print(row)

Per eseguire lo stesso programma su Amazon Keyspaces, devi:

• Aggiungere l'endpoint e la porta del cluster: ad esempio, l'host può essere sostituito con un endpoint di servizio, ad esempio cassandra.us-east-1.amazonaws.com e il numero di porta con:. 9142

• Aggiungi la TLS/SSL configurazione: per ulteriori informazioni sull'aggiunta della TLS/SSL configurazione per connettersi ad Amazon Keyspaces utilizzando un driver Python del client Cassandra, consulta. Utilizzo di un driver client Cassandra Python per accedere ad Amazon Keyspaces a livello di programmazione