아파치 카산드라는 오픈 소스 NoSQL 분산형 데이터베이스 시스템입니다.
아파치 카산드라 소개
원래 Facebook(현재 Meta)에서 설계된 아파치 카산드라는, 오픈 소스가 되기 전에 Amazon의 DynamoDB와 Google의 Bigtable의 주요 기능을 결합하려는 시도에서 탄생했습니다.
뛰어난 가용성과 확장성 덕분에 Netflix, Uber, 그리고 Facebook과 같은 거대 기업에서 폭넓게 활용되고 있습니다.
본 기사에서는 아파치 카산드라의 구조, 작동 원리, 그리고 기술 스택의 일부로서 사용할 때 얻을 수 있는 다양한 장점과 기능에 대해 심층적으로 다룰 것입니다.
NoSQL이란 무엇인가?
아파치 카산드라는 NoSQL 데이터베이스라는 범주에 속합니다. 관계형 데이터베이스(SQL)와 달리, NoSQL 데이터베이스는 SQL 데이터베이스와 같은 방식으로 SQL을 사용하거나 관계를 정의하지 않습니다.
이는 복잡한 쿼리 생성 능력에서는 다소 희생되지만, 사용 편의성과 유연성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 물론, NoSQL과 SQL 데이터베이스는 각각 고유한 장점을 가지고 있습니다.
아파치 카산드라의 작동 방식
카산드라는 CQL(Cassandra Query Language)이라는 쿼리 언어를 사용하여 작동합니다. 이 언어는 관계형 데이터베이스에서 사용하는 SQL(Structured Query Language)과 구문적으로 매우 유사합니다.
하지만, 조인과 같이 대부분의 관계형 데이터베이스에서 제공되는 특정 기능은 지원하지 않습니다. 이는 카산드라가 ‘쿼리 우선’ 데이터베이스이기 때문입니다. 즉, 데이터베이스는 수행될 쿼리를 기반으로 설계되었다는 의미입니다.
따라서, 여러 테이블을 조인할 필요 없이 각 쿼리에 필요한 데이터를 제공하도록 테이블이 구성됩니다. 이렇게 하면 속도가 향상됩니다. 또한, 모든 주요 운영 체제에 설치할 수 있다는 장점이 있습니다.
카산드라의 구조
가장 기본적인 수준에서, 카산드라는 ‘노드’로 구성됩니다. 데이터는 이러한 노드에 저장되며, 동일한 키 값을 가진 모든 레코드는 동일한 노드에 저장됩니다. 이 구조는 여러 컴퓨터에서 실행될 수 있는 SQL 데이터베이스보다 쿼리 처리 속도를 향상시킵니다.
출처: cassandra.apache.org
데이터의 가용성을 높이기 위해 데이터베이스를 설계한 사람이 지정한 복제 인자에 따라 노드 간에 데이터가 복제됩니다. 데이터베이스의 전체 데이터를 저장하는 노드 그룹을 ‘데이터 센터’라고 합니다.
데이터 센터 그룹이 모여 ‘클러스터’를 형성합니다. 여러 개의 데이터 센터를 운영함으로써, 한 데이터 센터에 예기치 않은 문제가 발생하여 오프라인 상태가 되더라도 데이터의 지속적인 가용성을 보장할 수 있습니다.
아파치 카산드라의 주요 특징
아파치 카산드라를 다른 데이터베이스 시스템과 차별화하는 가장 중요한 특징은 다음과 같습니다.
#1. 오픈 소스
아파치 카산드라는 무료로 제공되는 오픈 소스 소프트웨어입니다. 이는 소스 코드가 온라인에서 공개적으로 접근 가능하다는 것을 의미하며, 이는 이미 발견되고 수정되지 않은 버그나 취약점이 존재할 가능성을 크게 줄여줍니다.
사용자 및 비즈니스 데이터는 보호해야 할 핵심 자산이므로, 이러한 특징은 매우 중요합니다.
#2. 와이드 컬럼 아키텍처
대부분의 데이터베이스는 데이터를 파일에 저장할 때, 테이블에 있는 데이터의 구조에 따라 저장하는 반면, 아파치 카산드라는 열 단위로 데이터를 저장합니다.
이러한 방식은 전체 행을 검색할 필요 없이 특정 열의 값을 훨씬 빠르게 검색할 수 있도록 해줍니다. 결과적으로, 카산드라의 데이터 조회 속도는 다른 데이터베이스에서 인덱스를 사용하는 것만큼 빠릅니다.
#3. 분산형 구조
아파치 카산드라는 분산되어 있기 때문에 단일 시스템에서 실행되지 않습니다. 데이터가 서로 다른 노드와 데이터 센터에 복제되므로 데이터 가용성이 매우 높습니다. 또한, 데이터 센터가 사용자와 지리적으로 더 가까운 곳에 위치할수록 데이터 접근 속도가 향상됩니다.
#4. 쿼리 우선 설계
기존의 데이터베이스 설계에서는 테이블이 엔터티를 중심으로 모델링됩니다. 정규화를 통해 이러한 엔터티 간의 관계가 설정되어 데이터베이스에 반영됩니다.
일반적으로 쿼리를 실행할 때, 필요한 데이터는 여러 테이블에 걸쳐 있는 경우가 많습니다. 이러한 테이블이 서로 다른 시스템에 저장되어 있으면 데이터 접근 속도가 느려질 수 있습니다.
하지만 카산드라에서는 생성하려는 쿼리를 기반으로 테이블을 만듭니다. 그리고 해당 쿼리를 만족시키는 데 필요한 모든 데이터는 하나의 테이블에 저장됩니다.
아파치 카산드라의 장점
- 무료 사용: 데이터베이스 관리 시스템 자체는 무료로 제공되며, 아파치 카산드라의 공식 웹사이트에서 다운로드할 수 있습니다. 단, 데이터베이스가 실행되는 서버 인프라에는 비용이 발생합니다.
- 높은 가용성: 아파치 카산드라는 복원력을 염두에 두고 설계되었습니다. 데이터베이스의 일부가 오프라인 상태가 되어도 기능을 유지할 수 있을 만큼 충분한 중복성을 갖추고 있습니다.
- 뛰어난 확장성: 데이터베이스에 노드를 추가하여 거의 또는 전혀 다운타임 없이 저장 용량을 확장할 수 있습니다. 이러한 특징은 대규모 애플리케이션을 구축하는 데 이상적입니다.
- 빠른 속도: 와이드 컬럼 아키텍처와 쿼리 우선 설계 덕분에 아파치 카산드라는 다른 데이터베이스 관리 시스템에 비해 더 빠른 속도를 제공합니다.
이제 아파치 카산드라를 이해하기 위한 최고의 학습 자료를 살펴보겠습니다.
학습 자료
#1. 아파치 카산드라: 알아야 할 모든 것
Udemy에서 제공하는 아파치 카산드라 강좌는 카산드라의 이론적 개요부터 카산드라 쿼리 언어에 이르기까지 다양한 주제를 다루며, 초급자부터 전문가 수준까지 모든 학습자를 안내합니다.
이 강좌를 수강하기 위한 유일한 요구 조건은 일반적인 데이터베이스와 Linux 시스템에 대한 기본적인 지식입니다.
#2. 공인 카산드라 개발자 되기: 모의 시험
Datastax Academy에서 제공하는 이 인증 과정은 아파치 카산드라 개발자 인증 시험을 준비하고 연습하는 데 도움이 되는 두 가지 모의 시험으로 구성되어 있습니다.
각 시험은 90분 동안 진행되며, 아키텍처, 모델링, 카산드라 쿼리 언어 등의 주제를 다룹니다. 이 과정은 이미 카산드라에 대한 지식이 있지만 전문 인증을 취득하려는 개발자에게 적합합니다.
#3. 아파치 카산드라 기초
개발자를 위한 이 책은 아파치 카산드라를 처음 접하는 사람들에게 시작 방법을 알려줍니다. 독자들은 카산드라를 설치하고 데이터베이스 클러스터를 설정하는 방법을 배우게 됩니다. 다음으로, 데이터베이스와 상호 작용하는 데 필요한 카산드라 쿼리 언어를 학습합니다.
또한, 클러스터를 모니터링하고 쿼리를 디버깅하는 데 사용할 수 있는 도구에 대해서도 알아봅니다. 이 책은 이전에 카산드라를 사용해 본 경험이 없는 사람들에게 매우 유용합니다.
#4. 아파치 카산드라 마스터하기
카산드라에 대한 사전 지식이 있는 사람들을 위해 작성된 이 책은, 카산드라 프로그램을 보다 효율적으로 작성하고 카산드라를 효과적으로 구성하는 방법을 알려줍니다.
또한, 아파치 카산드라를 아파치 스파크와 통합하여 데이터 분석 시스템을 구축하는 방법도 설명합니다.
결론
아파치 카산드라는 대규모 분산 시스템의 데이터베이스를 위한 강력한 선택입니다. 뛰어난 안정성, 확장성 및 빠른 속도 덕분에 많은 거대 기술 기업들이 선호하는 옵션입니다.
이 데이터베이스를 배우고 마스터하면 수백만 명의 사용자에게 안정적으로 서비스를 제공하는 소프트웨어 시스템을 구축하는 데 필요한 기술을 갖추게 됩니다.
다음으로는, 아파치 카산드라 모니터링 도구를 확인하여 데이터베이스 성능을 지속적으로 관리하는 방법을 알아보세요.