HBase vs Cassandra: Qual é o melhor dos dois bancos de dados NoSQL?

Selecionar o melhor sistema de gerenciamento de banco de dados é a chave para garantir um processo de desenvolvimento de aplicativos eficaz e simplificado e um resultado final bem-sucedido. No entanto, escolher um sistema ideal para um projeto não é muito fácil, pois há sempre uma série de detalhes a serem considerados a cada passo. Principalmente quando isso impacta no desempenho do seu projeto e no processo de desenvolvimento.

Neste artigo, analisaremos em profundidade dois desses sistemas populares e veremos como eles se comparam: HBase vs Cassandra .

Estaremos explorando o essencial, arquitetura, performance, entre outras coisas.

• O que é HBase?
• O que é Apache Cassandra?
• As semelhanças entre HBase e Cassandra
• HBase vs Cassandra : Os Fatores Diferenciadores
• Quando usar qual banco de dados

Vamos começar com as visões gerais primeiro.

O que é HBase?

O HBase é um banco de dados distribuído, escalável e baseado em colunas com diagrama dinâmico para dados estruturados. Ele permite o gerenciamento eficiente e confiável de grandes conjuntos de dados que são distribuídos entre vários servidores.

Arquitetura e estrutura do HBase

É um banco de dados único que funciona em vários servidores físicos simultaneamente, o que garante uma operação tranquila, mesmo que os servidores não estejam operando juntos. O modelo de dados do HBase usa dois processos principais para garantir operações contínuas:

A. Region Server – Pode suportar várias regiões. A região aqui significa matriz de registro que corresponde a um intervalo específico de RowKey consecutiva. Cada RowKey contém esses elementos –

• Armazenamento Persistente – É um local de armazenamento permanente de dados no HBase. Os arquivos são usados ​​no armazenamento HDFS no formato HFile. A RowKey classifica esse tipo de dados e os divide em pares, onde cada par se alinha com um HFile.
• MemStore – É um buffer de gravação no qual qualquer coisa gravada no HBase é armazenada. Quando o MemStore atinge um tamanho específico, os dados são gravados em um novo HFile.
• BlockCache – É um cache de leitura que permite economizar tempo nos dados que são lidos com frequência.
• WAL – Quando os dados são gravados no memstore, sempre há o risco de perdê-los. WAL (Write Ahead Log) salva todas as operações antes de sua implementação. Dessa forma, os dados podem ser recuperados se algo acontecer.

B. Servidor Master – É o servidor primário do Apahe HBase. Ele gerencia a distribuição das regiões no Region Server, monitora as regiões, gerencia a execução das tarefas em andamento e executa uma série de outras tarefas necessárias.

Para coordenar a ação entre os serviços, ele usa o Apache ZooKeeper – um serviço para configuração e gerenciamento de sincronização de serviços.

O que é Apache Cassandra?

O Cassandra pertence à classe do sistema NoSQL e foi projetado para criar repositórios confiáveis ​​e escaláveis ​​de matrizes de dados que são representadas como hash. Trabalha com espaço de chave, que se alinha com o conceito de esquema de banco de dados no modelo relacional. Também pode haver várias famílias de colunas relacionadas ao conceito de tabela relacional.

Para saber mais sobre os principais bancos de dados e como eles são populares entre os desenvolvedores web, você também pode conferir aqui .

Arquitetura Apache Cassandra

A idéia por trás da arquitetura Cassandra é ter um sistema distribuído P2P que é feito de cluster de nós em que um nó pode aceitar as solicitações de leitura ou escrita. Cada nó no cluster comunica as informações de estado sobre si mesmo e os outros nós por meio do protocolo de comunicação P2P gossip. Isso junto forma a base da modelagem e análise de dados do Cassandra .

No centro do modelo de dados do Apache Cassandra está um mecanismo de armazenamento Log Structured Merge. Ele vem com elementos-chave como:

• Memtable
• Registro de confirmação
• Tabelas SST
• Compactação

A visão geral do sistema de gerenciamento de banco de dados HBase e do Cassandra deve ter lhe dado uma ideia de como os recursos do HBase e do cassandra podem ser semelhantes.

As semelhanças entre HBase e Cassandra

1. Banco de dados

Tanto o HBase quanto o Cassandra são bancos de dados NoSQL de código aberto (como o banco de dados Aerospike ). Ambos podem lidar com grandes conjuntos de dados e dados não relacionais, que incluem imagens, áudio, vídeos, etc.

2. Escalabilidade

Tanto o HBase quanto o Cassandra possuem um recurso de alta escalabilidade linear. Sob o recurso, os usuários que desejam manipular mais dados precisam apenas aumentar o número de nós no cluster. Isso os torna escolhas igualmente boas para lidar com dados enormes.

3. Replicação

No caso do HBase e do Cassandra, existe uma proteção que evita a perda de dados mesmo após uma falha. Isso é feito através do modo de replicação. Os dados que são gravados em um nó são replicados em vários nós em um cluster. Por causa disso, se um nó falhar, um nó redundante estará sempre presente para acessar os dados.

4. Codificação

Ambos os bancos de dados são orientados a colunas que implementam caminhos de gravação semelhantes. As colunas são principalmente a unidade de armazenamento central em um banco de dados. Os usuários podem adicionar colunas de acordo com seus requisitos. Além disso, o caminho certo começa com o registro de uma operação de gravação no arquivo de log. É feito basicamente para garantir a durabilidade.

Agora que analisamos o que os torna semelhantes, vamos mudar nossa atenção para a diferença entre HBase e Cassandra .

HBase vs Cassandra : Os Fatores Diferenciadores

1. Modelos de dados

Embora os termos de ambos os bancos de dados sejam mais ou menos, existem algumas diferenças fundamentais entre o HBase e o Cassandra .

A coluna em Cassandra é como a célula do HBase. Sua família de colunas também é mais parecida com a tabela HBase. Por outro lado, o qualificador de coluna HBase é muito parecido com a supercoluna de Cassandra.

Uma das principais características do Cassandra é que ele só permite que uma chave primária tenha várias colunas e o HBase vem apenas com chaves de linha de 1 coluna e coloca a responsabilidade do design da chave de linha nos desenvolvedores. Além disso, a chave primária do Cassandra contém a chave de partição e as colunas de cluster nas quais a chave de partição pode conter colunas diferentes.

2. Arquitetura

O HBase possui uma arquitetura baseada em master, enquanto o Cassandra possui uma arquitetura masterless. Isso significa que o HBase vem com um único ponto de falha, enquanto o Cassandra não. O cliente HBase se comunica diretamente com o servidor escravo sem entrar em contato com o mestre, isso dá um tempo de trabalho quando o mestre está inativo.

Além disso, na comparação Cassandra e HBase , o primeiro suporta tanto armazenamento quanto gerenciamento de dados, enquanto no caso do último, a arquitetura é projetada apenas para gerenciamento de dados, enquanto depende de outros sistemas/tecnologias para armazenamento, gerenciamento de status do servidor e metadados .

3. Desempenho - Capacidade de leitura e gravação

Quando a comparação é feita entre o desempenho do Apache Cassandra e o desempenho do Apache HBase , isso é feito na frente da capacidade de leitura e gravação.

Gravação: Os caminhos de gravação no servidor do HBase e do Cassandra são bastante semelhantes. Existem algumas diferenças que tornam o Cassandra melhor, como a diferença de nomes para a estrutura de dados e o fato de que o HBase não grava em log e depois em cache simultaneamente.

Ler: Se você está procurando por leituras consistentes e rápidas, você deve usar o HBase. Como ele grava em apenas um servidor, nunca há a necessidade de comparação entre as versões de dados dos vários nós.

Embora o Cassandra possa lidar com mais de 129.000 leituras em um segundo, as leituras são direcionadas e há uma alta probabilidade de serem inconsistentes.

4. Segurança

Tanto o HBase quanto o Cassandra oferecem não apenas controle de acesso em todo o banco de dados, mas também granularidade de um certo nível. O Cassandra permite acesso em nível de linha enquanto o HBase dá um passo à frente e oferece acesso em nível de célula. O Cassandra define as funções dos usuários e suas condições, enquanto o HBase vem com um movimento inverso no qual os administradores atribuem rótulos de visibilidade aos conjuntos de dados e informam aos grupos de usuários quais rótulos eles podem visualizar.

5. Infraestrutura

O HBase faz uso da infraestrutura do Hadoop, que consiste em partes móveis, como os nós mestre HBase, Zookeeper, Nome e Dados.

O Cassandra vem com várias operações e infraestrutura diferentes. Ele também usa diferentes DBMS além da infraestrutura. Vários aplicativos Cassandra também usam Storm ou Hadoop. Além disso, sua infraestrutura é baseada em uma estrutura de tipo de nó único.

6. Suporte

A comparação específica de suporte do Cassandra e do HBase é assim – o HBase não suporta o particionamento ordenado, enquanto o Cassandra suporta. O particionamento ordenado faz com que o tamanho da linha no Cassandra seja de 10s de megabytes.

7. Nós

No caso do Cassandra, os usuários precisam identificar os nós como nós de semente. Estes servem como pontos para comunicações entre clusters. No caso do HBase existem vários nós mestres. Eles monitoram e coordenam as ações dos servidores da região.

8. Comunicação entre nós

Tanto o HBase quanto o Cassandra possuem comunicação entre nós. Enquanto o Cassandra usa o Gossip Protocol, o HBase usa o Zookeeper Protocol, onde um único nó atua como chefe com os outros nós obtendo os dados necessários.

9. Transações

Quando se trata de comparação HBase vs Cassandra em termos de transações, o Cassandra vem com o recurso de transações leves. Os mecanismos usados ​​aqui são Isolamento de Gravação em Nível de Linha e Comparar e Definir. Enquanto, por outro lado, o HBase trabalha com dois mecanismos diferentes conhecidos como Check and Put e Read Check Delete.

10. Documentação

A documentação do Cassandra é muito melhor do que a documentação do HBase. Por causa disso, trabalhar e aprender Cassandra também se torna mais fácil.

11. Linguagem de consulta

Tanto o shell HBase quanto o Cassandra são baseados no shell JRuby. A linguagem de consulta do Cassandra é muito específica. É CQL (que é modelado na linha do SQL). Em comparação com a linguagem de consulta HBase , as funções e recursos do CQL são muito mais ricos.

As diferenças entre HBase e Cassandra mostram que não há uma resposta concreta para qual banco de dados é melhor dos dois. Tudo se resume a quando usar qual.

Quando usar qual banco de dados

Os casos de uso do Cassandra e do HBase podem ser diferenciados com base no tipo de aplicativo em que são usados ​​e na expectativa de resultado que uma empresa de desenvolvimento de aplicativos tem.

Use o HBase se você precisa de consistência nas leituras em grande escala e se você trabalha com muito processamento em lote e o MapReduce pois tem relação direta com o HDFS.

Os casos de uso do HBase consistem em análises de log online, aplicativos pesados ​​de gravação e aplicativos que precisam de um grande volume, como postagens no Facebook, Tweets, etc. Além disso, há um grande conjunto de casos de uso relacionados à integração do Cassandra Hadoop .

Use o Cassandra se for necessária alta disponibilidade de leituras em grande escala. Além disso, como requer uma configuração mínima com menos sobrecarga de administração, é muito mais fácil iniciar o processo. Também oferece maior flexibilidade nas compensações do teorema CAP.

Alguns exemplos do uso do Cassandra podem ser vistos no desenvolvimento de sistemas de mensagens, sites de comércio eletrônico e dados de sensores em tempo real.

Em resumo, use o modelo de dados e as implementações do HBase quando precisar analisar big data ou realizar agregações. Use o Cassandra se você precisar enfatizar dados interativos e processamento de transações em tempo real.