Apache Cassandra est une base de données open source de type NoSQL, conçue pour fonctionner dans un environnement distribué.
Qu’est-ce que Cassandra ?
Conçue initialement chez Facebook (actuellement Meta), avant de devenir un projet open source, Apache Cassandra a été pensée comme une fusion des meilleures caractéristiques de DynamoDB d’Amazon et de Bigtable de Google.
Elle est aujourd’hui largement adoptée par des entreprises d’envergure comme Netflix, Uber et Facebook, séduites par sa haute disponibilité et sa capacité à évoluer facilement.
Cet article se propose d’explorer l’architecture de Cassandra, son fonctionnement, ainsi que les avantages et les particularités qui en font un atout précieux dans une infrastructure technique moderne.
Qu’est-ce qu’une base de données NoSQL ?
Cassandra se classe parmi les bases de données dites NoSQL. À l’opposé des bases de données relationnelles, ou SQL, les bases de données NoSQL ne reposent pas sur le langage SQL ni sur des relations prédéfinies.
Cette approche permet une plus grande flexibilité et une facilité d’utilisation, au prix d’une complexité réduite dans les requêtes avancées. Cependant, les bases de données NoSQL et SQL trouvent toutes deux leur pertinence dans des contextes spécifiques.
Comment fonctionne Apache Cassandra ?
Cassandra utilise le langage de requête Cassandra (CQL), dont la syntaxe est très proche du langage de requête structuré (SQL) employé par les bases de données relationnelles.
Néanmoins, il ne prend pas en charge certaines fonctionnalités comme les jointures, courantes dans les bases de données relationnelles. Cassandra est en effet une base de données orientée requêtes, ce qui signifie qu’elle est structurée en fonction des requêtes à exécuter.
Les tables sont ainsi créées de manière à fournir toutes les données nécessaires pour chaque requête, sans avoir recours à des jointures complexes. Cela se traduit par des performances élevées. Elle est compatible avec les principaux systèmes d’exploitation.
Architecture de Cassandra
Dans sa forme la plus élémentaire, Cassandra est constituée de nœuds. Les données sont stockées dans ces nœuds, et tous les enregistrements associés à une même clé sont regroupés dans le même nœud. Cela accélère l’exécution des requêtes, comparé aux bases de données SQL où les informations peuvent être dispersées sur plusieurs tables et machines.
Source : cassandra.apache.org
Pour garantir une haute disponibilité, les données sont répliquées sur plusieurs nœuds, en fonction d’un facteur de réplication défini par le créateur de la base de données. Un ensemble de nœuds regroupant l’ensemble des données constitue un centre de données.
Un ensemble de centres de données forme un cluster. La présence de plusieurs centres de données assure une disponibilité constante des informations, même en cas de défaillance d’un centre.
Caractéristiques d’Apache Cassandra
Les caractéristiques les plus marquantes qui distinguent Apache Cassandra des autres options du marché sont les suivantes :
#1. Open source
Apache Cassandra est une solution gratuite et open source. Son code source est accessible à tous, ce qui permet une détection et une correction plus rapide des bugs et des failles de sécurité.
C’est un aspect crucial, car les données des utilisateurs et de l’entreprise sont des actifs précieux qui nécessitent une protection maximale.
#2. Architecture à colonnes larges
Contrairement à la plupart des bases de données qui stockent les données par table, Apache Cassandra les enregistre par colonne.
Cela permet de retrouver plus rapidement une valeur spécifique dans une colonne, sans avoir à parcourir la totalité d’une ligne. Ainsi, les recherches de données dans Cassandra sont aussi rapides qu’avec l’utilisation d’index dans d’autres bases de données.
#3. Distribuée
Apache Cassandra est une base de données distribuée, ce qui signifie qu’elle ne fonctionne pas sur une seule machine. La réplication des données sur plusieurs nœuds et centres de données garantit une haute disponibilité et un accès plus rapide aux informations, surtout quand les centres de données sont géographiquement proches des utilisateurs.
#4. Conception axée sur les requêtes
Traditionnellement, les tables de base de données sont conçues en fonction d’entités. La normalisation permet ensuite d’établir des relations entre ces entités, et de les implémenter dans la base de données.
Lors d’une requête, ces relations peuvent s’étendre sur plusieurs tables, ce qui peut ralentir l’accès aux données, surtout si elles sont stockées sur différentes machines.
Avec Cassandra, les tables sont créées en fonction des requêtes que vous souhaitez exécuter. Toutes les données nécessaires à une requête donnée sont ainsi regroupées dans une seule table.
Avantages d’Apache Cassandra
- Gratuite : le système de gestion de base de données est téléchargeable gratuitement depuis le site officiel d’Apache Cassandra. Toutefois, l’infrastructure serveur sur laquelle elle fonctionne engendre des coûts.
- Haute disponibilité : la conception de Cassandra intègre la notion de résilience. Sa redondance permet de maintenir le service, même en cas de déconnexion de certaines parties de la base de données.
- Évolutivité : il est possible d’ajouter facilement de nouveaux nœuds à la base de données, et d’augmenter la capacité de stockage sans interruption de service. C’est idéal pour les applications à fort volume.
- Rapidité : grâce à son architecture à colonnes larges et à sa conception orientée requêtes, Apache Cassandra offre des performances supérieures à d’autres systèmes de gestion de bases de données.
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Ressources d’apprentissage
#1. Apache Cassandra : tout ce que vous devez savoir
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Une connaissance générale des bases de données et des systèmes Linux est recommandée pour suivre ce cours.
#2. Devenez un développeur Cassandra certifié : examens pratiques
Ce cours de préparation à la certification inclut deux examens pour vous préparer à l’examen de certification de développeur Apache Cassandra de la Datastax Academy.
Chaque examen dure 90 minutes et porte sur l’architecture, la modélisation et le langage de requête Cassandra. Il s’adresse aux développeurs ayant déjà des connaissances sur Cassandra, et souhaitant obtenir une certification professionnelle.
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Ce livre est une introduction idéale pour les développeurs qui souhaitent se familiariser avec Apache Cassandra. Il aborde l’installation de Cassandra et la configuration d’un cluster de bases de données. Il permet également de découvrir le langage de requête Cassandra pour interagir avec la base de données.
Enfin, il présente les outils de surveillance du cluster et de débogage des requêtes. Il est parfait pour ceux qui débutent avec Cassandra.
#4. Maîtriser Apache Cassandra
Ce livre, destiné aux personnes ayant déjà une expérience avec Cassandra, propose des techniques pour optimiser les programmes Cassandra et améliorer les performances.
Il enseigne également comment intégrer Apache Cassandra avec Apache Spark pour créer des systèmes d’analyse de données.
En conclusion
Apache Cassandra est un choix judicieux pour les bases de données dans les systèmes distribués à grande échelle. Sa fiabilité, son évolutivité et sa rapidité en font une solution de premier plan pour de nombreuses entreprises du secteur technologique.
L’apprentissage et la maîtrise de cette base de données vous permettront de développer des compétences essentielles pour la création de systèmes logiciels fiables, capables de servir des millions d’utilisateurs.
N’hésitez pas à consulter les outils de surveillance Apache Cassandra pour suivre les performances de votre base de données.