面试题：Cassandra列解压缩的复杂场景处理

Question

在Cassandra集群中，由于节点故障或数据迁移等情况，可能会出现部分数据的压缩格式与集群当前设置不匹配的复杂场景。描述你会如何处理这种情况，确保数据能够正确解压缩并恢复正常使用。同时，说明如何在系统设计层面预防此类情况的发生，以保障数据的一致性和可用性。

Answer 1

处理现有不匹配情况

1. 检测不匹配数据：
   • 使用Cassandra自带的工具如sstablemetadata命令，查看SSTable（Sorted String Table，Cassandra存储数据的文件格式）的元数据，识别出压缩格式与集群设置不匹配的SSTables。例如，在节点上执行sstablemetadata -f <sstable_path>，通过输出信息判断压缩格式。
   • 也可以通过监控工具（如Prometheus结合相关Cassandra exporter）来收集有关SSTable压缩格式的统计信息，从整体上快速定位可能存在问题的节点或数据范围。
2. 数据修复：
   • 手动修复：
     • 对于少量不匹配的数据，可以将不匹配的SSTable离线处理。先使用合适的工具（根据不匹配的压缩格式，例如如果是旧的Snappy压缩格式而集群现在使用LZ4，需要使用Snappy解压工具）解压数据。
     • 然后，将解压后的数据按照当前集群的压缩格式重新压缩。这可以通过Cassandra的sstabledump和sstableloader工具实现。先使用sstabledump将SSTable内容导出为文本格式，然后使用sstableloader将处理后的文本数据重新导入为新的、符合当前集群压缩格式的SSTable。
   • 自动修复：
     • 编写自动化脚本，通过Cassandra的Java驱动程序或其他编程语言的驱动程序，遍历所有节点，自动检测并修复不匹配的SSTables。脚本可以调用上述工具进行数据的解压、重新压缩和导入操作。
     • 对于大规模集群，可以利用分布式计算框架（如Apache Spark）结合Cassandra连接器，并行处理不匹配的数据修复，提高修复效率。

系统设计层面预防

1. 版本控制与兼容性检查：
   • 在Cassandra集群升级或修改压缩格式设置时，引入版本控制系统来管理SSTable的压缩格式。例如，在SSTable元数据中记录压缩格式版本信息。
   • 在写入数据时，Cassandra节点应该检查即将写入的SSTable压缩格式是否与集群当前设置兼容。如果不兼容，抛出异常并阻止写入操作，提示用户进行相应调整。
2. 滚动升级策略：
   • 在进行集群范围的压缩格式更改时，采用滚动升级策略。先在一个或几个节点上进行压缩格式更改的测试，确保新格式下的数据读写正常。
   • 然后逐步在集群的其他节点上进行更改，在每个节点更改后，进行数据一致性和可用性的验证，例如通过运行一些读写测试用例。
3. 数据复制与备份策略：
   • 增加数据副本数量，确保即使部分节点的数据因压缩格式不匹配出现问题，其他副本节点的数据仍可正常使用，维持系统的可用性。
   • 定期进行数据备份，并在备份时记录压缩格式信息。这样在出现严重问题时，可以从备份中恢复数据，同时可以根据备份记录确保恢复的数据使用正确的压缩格式。
4. 监控与预警：
   • 建立实时监控系统，持续监测SSTable的压缩格式是否与集群设置一致。例如，通过定期查询Cassandra系统表（如system.schema_columnfamilies获取表的压缩设置）和实际SSTable的压缩格式对比。
   • 设置预警机制，当检测到压缩格式不匹配的SSTables数量达到一定阈值时，及时通知运维人员进行处理，避免问题扩大。