Apache Cassandra

개요

Apache Cassandra는 대용량 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 고성능 분산형 NoSQL 데이터베이스이다. 수평 확장성과 무중단 운영, 다중 데이터센터 지원 기능을 갖춰, 대규모 트래픽을 처리하는 인터넷 서비스 및 IoT, 금융, 로그 분석 등 다양한 분야에서 활용된다. 페이스북에서 개발되었으며, 현재는 Apache Software Foundation의 프로젝트로 관리된다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	분산형 키-값 기반 NoSQL 데이터베이스로, 고가용성과 확장성 중심의 설계를 지님
목적	장애에 강하고 지연이 적은 대용량 분산 데이터 처리
필요성	RDBMS의 수직 확장 한계를 넘고, 실시간 응답성을 요구하는 시스템 대응

Cassandra는 "Write Optimized" 시스템으로 설계되었다.

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2. 특징

특징	설명	비교
분산 아키텍처	Master가 없는 P2P 구조	HBase는 Master-Slave 구조
수평 확장성	노드 추가만으로 성능과 용량 향상	RDBMS는 수직 확장 위주
무중단 운영	노드 추가/제거/재시작 시 서비스 영향 없음	일부 DB는 재시작 필요

데이터 일관성보다는 가용성과 파티션 허용성을 우선시한다 (CAP 이론 기준).

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	기술
Node	데이터가 저장되는 개별 인스턴스	동일한 역할 수행 (P2P 구조)
Cluster & Datacenter	논리적 노드 그룹	복제 및 지역 분산 구성을 위한 단위
Commit Log & Memtable	쓰기 성능 최적화 구조	SSTable로 flush 처리됨
Gossip Protocol	노드 간 상태 동기화 프로토콜	실패 탐지 및 메타정보 교환

모든 노드는 동일한 기능을 수행하므로 SPOF(Single Point of Failure)가 없다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용
Tunable Consistency	읽기/쓰기 일관성 수준 조정 가능	ONE, QUORUM, ALL 등 선택 가능
VNodes (Virtual Nodes)	데이터 분산 및 리밸런싱 단위	노드 추가 시 재분배 효율 향상
CQL (Cassandra Query Language)	SQL 유사 질의 언어	개발자 학습 부담 감소

Cassandra는 'Eventually Consistent' 모델을 기반으로 동작한다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	기대 효과
뛰어난 확장성	수평 확장을 통한 무한한 노드 확장 가능	클라우드 및 대규모 트래픽 대응
고가용성	장애 노드 자동 복구, 데이터 복제	24/7 무중단 서비스 가능
빠른 쓰기 처리	디스크 I/O 최적화 구조	로그/센서 등 쓰기 집중 워크로드 적합

데이터 일관성이 희생되더라도 가용성과 성능을 극대화하는 데 중점을 둔다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	활용 예시	고려사항
IoT	센서 데이터 수집, 이상 감지	쓰기 부하 분산 및 TTL 설정 필요
금융/통신	트랜잭션 로그, 사용자 행동 기록	보안 설정, 백업 전략 병행 필수
스트리밍 플랫폼	실시간 로그 저장 및 분석	TTL, 파티셔닝 설계 전략 중요

복제 전략, Consistency Level, Compaction 정책은 운영 효율에 큰 영향을 준다.

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7. 결론

Apache Cassandra는 고가용성과 확장성이 요구되는 대규모 데이터 환경에서 강력한 성능을 발휘하는 분산형 NoSQL 데이터베이스이다. 노드 간 균등한 구조, 유연한 일관성 설정, 무중단 운영 등의 특성 덕분에, 클라우드 네이티브 및 실시간 빅데이터 환경에서 각광받고 있다. 복잡한 데이터베이스 아키텍처를 단순화하면서도 고성능을 요구하는 서비스에 최적화된 선택지다.