面试题：Cassandra机架布局策略与故障转移

Question

阐述Cassandra机架布局优化策略中，如何设计以确保在单个机架故障时，数据的高可用性和读写性能不受严重影响？请结合副本放置策略进行说明。

Answer 1

1. 副本放置策略基础

Cassandra 常用的副本放置策略有简单策略（SimpleStrategy）和网络拓扑策略（NetworkTopologyStrategy）。在机架布局优化场景下，通常使用网络拓扑策略，因为它能感知数据中心和机架的拓扑结构。例如，假设有两个数据中心 DC1 和 DC2，每个数据中心有多个机架。

2. 确保高可用性

• 多机架放置副本：使用网络拓扑策略时，设置每个数据中心内副本数量大于 1，并且将副本分布在不同机架上。比如每个数据中心设置副本数为 3，可以将副本分别放置在 3 个不同机架。这样当一个机架故障时，其他机架上的副本依然可用，保证数据可用性。
• 机架感知：Cassandra 节点通过配置识别自己所在机架。在数据写入时，根据机架信息将副本均匀分配到不同机架。例如在一个三机架的数据中心，第一个副本写在本地机架，第二个副本写在相邻机架，第三个副本写在距离稍远的机架。

3. 保障读写性能

• 读操作：客户端读请求发送到 Cassandra 集群时，协调器节点会根据副本分布和负载情况选择合适副本。由于副本分布在多个机架，单个机架故障时，协调器可从其他机架副本读取数据，不会造成读性能严重下降。例如，如果客户端请求的数据原本在故障机架，协调器可快速切换到其他机架上的副本。
• 写操作：采用异步写机制，写操作会并行发往多个副本。当一个机架故障时，其他机架副本继续接收写入，不会完全阻塞写操作。同时，Cassandra 通过提示移交（Hinted Handoff）机制，在故障机架恢复后补发故障期间未成功写入的数据，保证数据一致性。