面试题：Cassandra中墓碑机制的基本原理及删除策略

Question

请阐述Cassandra中墓碑（Tombstone）机制是如何工作的，以及它在数据删除操作中的作用。同时说明在默认情况下，Cassandra是怎样处理墓碑的清理工作的？

Answer 1

1. Tombstone机制的工作原理

当在Cassandra中执行数据删除操作时，并不会立即从磁盘上物理删除数据。而是会创建一个墓碑标记。这个墓碑标记会与要删除的数据关联，记录下数据被删除的时间戳等相关信息。其他节点在进行数据同步时，也会接收到这个墓碑标记。这样，集群中的所有节点都知道该数据已被删除。

2. 在数据删除操作中的作用

• 数据一致性：确保集群中所有节点都知晓数据已被删除，避免部分节点仍保留旧数据，维持数据的一致性状态。
• 延迟删除：由于Cassandra是分布式系统，数据分布在多个节点上，立即物理删除数据可能导致复杂的一致性问题。墓碑机制允许在合适的时机再进行真正的删除，而在这期间，各节点都能根据墓碑信息达成数据已删除的共识。

3. 默认情况下Cassandra对墓碑的清理工作

• 墓碑高水位线（Tombstone High Water Mark, THWM）：Cassandra通过跟踪墓碑的数量来触发清理操作。当一个SSTable（Sorted String Table，Cassandra的数据存储结构）中墓碑数量达到一定比例（默认为20%），这个SSTable就会被标记为需要压缩。
• 压缩（Compaction）：Cassandra会在后台定期进行压缩操作。在压缩过程中，包含大量墓碑的SSTable会与其他SSTable合并。在合并时，被墓碑标记的数据不会被复制到新的SSTable中，从而实现了墓碑的清理，即真正从存储中移除已删除的数据。
• 墓碑生存时间（TTL, Time To Live）：每个墓碑都有一个关联的TTL，默认值为10天。超过这个时间后，即使墓碑数量未达到触发压缩的比例，在下次压缩时，对应的墓碑及其关联的数据也会被清理。