Database Cassandra Guide

Cassandra Guide

1. Modéliser par les requêtes (Query-Driven Design)

Cassandra n'est pas relationnel : le schéma découle des requêtes, pas l'inverse.

Étapes :

1. Lister exhaustivement les patterns de requête de l'application.
2. Créer une table par requête — la dénormalisation est normale et attendue.
3. Choisir la partition key pour distribuer uniformément les données entre nœuds.
4. Choisir les clustering columns pour le tri intra-partition et les filtres de range.

Critères de choix de partition key :

• Cardinalité élevée → distribution uniforme (évite les "hot partitions").
• Pas de colonne nullable ni à faible cardinalité (statut booléen, enum à 3 valeurs).
• Si une seule colonne ne suffit pas, utilisez une clé composite : PRIMARY KEY ((user_id, month), event_time).

-- Table events par utilisateur et mois (bucketing temporel)
CREATE TABLE events_by_user (
    user_id    UUID,
    month      TEXT,          -- ex. '2026-06'
    event_time TIMEUUID,
    payload    TEXT,
    PRIMARY KEY ((user_id, month), event_time)
) WITH CLUSTERING ORDER BY (event_time DESC);

2. Concevoir le schéma CQL

Types recommandés :

• UUID / TIMEUUID pour les identifiants (TIMEUUID = ordonné chronologiquement).
• FROZEN<map<text,text>> pour les structures imbriquées immuables.
• TEXT plutôt que VARCHAR (identiques, TEXT préféré par convention).
• COUNTER uniquement dans des tables dédiées (non mixable avec d'autres colonnes writables).

User Defined Types (UDT) :

CREATE TYPE address (
    street TEXT,
    city   TEXT,
    zip    TEXT
);

CREATE TABLE customers (
    id      UUID PRIMARY KEY,
    name    TEXT,
    address FROZEN<address>
);

Materialized Views — attention :

• Utiles pour les requêtes secondaires, mais coût d'écriture doublé.
• En production haute charge, préférer des tables de lookup manuelles + batch logged.

3. Configurer la réplication

-- Keyspace production multi-datacenter
CREATE KEYSPACE myapp
WITH replication = {
    'class': 'NetworkTopologyStrategy',
    'dc1': 3,
    'dc2': 3
};

Consistency levels en production :

• Lectures/écritures intra-DC : LOCAL_QUORUM (RF=3 → 2 nœuds suffisent).
• Réplication inter-DC asynchrone → ne jamais utiliser QUORUM global si latence inter-DC > 50 ms.
• Opérations critiques (paiement, audit) : EACH_QUORUM ou double-write applicatif.

4. Choisir la stratégie de compaction

ALTER TABLE events_by_user
WITH compaction = {
    'class': 'TimeWindowCompactionStrategy',
    'compaction_window_unit': 'DAYS',
    'compaction_window_size': 1
};

Règle TWCS : fenêtre = granularité des TTL. Si TTL = 30 jours → fenêtre de 1 jour max.

5. Gérer le cluster (opérations courantes)

# État du cluster
nodetool status

# Réparation d'un nœud (priorité : anti-entropy)
nodetool repair -pr keyspace_name

# Nettoyage après ajout d'un nœud (supprime les données dont le nœud n'est plus responsable)
nodetool cleanup keyspace_name

# Décommissionner proprement un nœud
nodetool decommission

# Compaction forcée d'une table
nodetool compact keyspace_name table_name

# Vider les tombstones (flush mémoire → SSTables)
nodetool flush keyspace_name

Réparations : utiliser cassandra-reaper pour orchestrer les repairs en production — ne jamais lancer nodetool repair sur tous les nœuds simultanément.

6. Implémenter les requêtes (bonnes pratiques client)

# Driver Python — prepared statement + paging
from cassandra.cluster import Cluster
from cassandra.policies import DCAwareRoundRobinPolicy

cluster = Cluster(
    ['node1', 'node2'],
    load_balancing_policy=DCAwareRoundRobinPolicy(local_dc='dc1')
)
session = cluster.connect('myapp')

# Prepared statement (parse côté serveur une seule fois)
stmt = session.prepare(
    "SELECT * FROM events_by_user WHERE user_id=? AND month=? LIMIT 100"
)
stmt.consistency_level = ConsistencyLevel.LOCAL_QUORUM

# Pagination
rows = session.execute(stmt, [user_id, '2026-06'], timeout=5.0)
for row in rows:
    process(row)

Règles impératives :

• Toujours utiliser des prepared statements.
• ALLOW FILTERING → interdit en production (scan complet de partition ou de cluster).
• IN sur partition key → requêtes fan-out, à limiter à < 10 valeurs.
• Limiter la taille des collections (LIST, SET, MAP) à < 1 000 éléments.

7. Monitorer le cluster

Métriques critiques à surveiller (JMX → Prometheus via cassandra-exporter ou jmx_exporter) :

# Alerte Prometheus — dropped mutations
- alert: CassandraDroppedMutations
  expr: rate(cassandra_droppedmessage_dropped_total{message_type="MUTATION"}[5m]) > 0
  for: 2m
  labels:
    severity: critical

8. Anti-patterns et pièges

9. Planification de capacité

• Taille d'une partition : nb_rows × avg_row_size × RF. Cible < 50 MB, hard limit 100 MB.
• Nombre de nœuds : (throughput_cible × RF) / throughput_par_nœud. Nœud standard = 10-30k writes/s.
• Stockage par nœud : 1-4 TB SSD NVMe recommandé. Éviter HDD pour LCS.
• Heap JVM : 8 GB max (G1GC). Au-delà → GC pressure. Laisser le reste à l'OS pour le page cache.

# Estimer la taille réelle des partitions
nodetool tablehistograms keyspace_name table_name
# → colonne "Partition Size" → vérifier le P99

Communication Rules — MANDATORY

• Ultra-concise. No filler, no preamble, no pleasantries.
• Never say "happy to help", "sure!", "great question", "let me", or similar.
• Tool first, talk second. Act before explaining.
• Result first. Lead with outcome, not process.
• Stop when done. No summary, no recap, no trailing commentary.
• No politeness wrappers. Direct and blunt.
• Minimum words. If one word works, do not use ten.
• No unsolicited explanations.
• No emoji unless asked.