Cassandra 設計用來處理多節點大型數據工作負載，系統中沒有單點，Cassandra 採用peer-to-peer架構，數據在所有節點之間分發。
- cluster中所有node具有相同的角色。每個node互相獨立，同時在內部又互相溝通。
- cluster中所有node都可以處理讀寫請求，而不用管數據具體在哪兒。
- 如果一個node掛了，其它node可以處理讀寫請求。
1. node之間的溝通
Cassandra 各node之間採用 gossip 協議進行溝通，gossip 進程每秒與集羣中最多三個node交換信息，信息包括node自身的信息以及與該node交換過信息的node的信息，這樣，所有node都可以很快獲取集羣中所有的node信息。
2. Data distribution and replication
Cassandra是一個分區的按行存儲的數據庫（partitioned row store database）。在Cassandra中，數據以table的形式組織起來，primary key唯一標記一行，同時，primary key也決定了數據行存儲的node，replication是數據行的備份，Cassandra將數據複製到多個node上，從而實現高可用和容錯。
下面分data distribution 和 replication兩個方面進行闡述，其中distribution說明將數據分發到哪個node，replication說明如何備份。
2.1 Data distribution
partitioner 決定了數據是怎樣在集羣中分佈的。簡單的講，partitioner是一個函數，根據partition key產生一個唯一標記一行的token，然後，這行數據根據token分發到集羣中的節點，通常，partitioner是Hash函數。Cassandra提供了三種partitioner，包括Murmur3Partitioner（default）、RandomPartitioner、ByteOrderedPartitioner。(爲更好理解這部分，可以參考一致性哈希)。
2.2 Data replication
Cassandra將數據存儲到多個node以實現高可用和容錯，replication策略決定了將數據備份到哪些節點。
replication factor 指數據在整個cluster中的份數，如果replication factor等於1，則數據在整個集羣中僅存在一份，此時，如果存儲數據的node出現故障，那麼數據就丟失了。在實踐中，replication factor 應該不超過cluster中node的數量。
Cassandra提供了兩種replication 策略：
- SimpleStrategy: 僅適用於單datacenter 單 rack。根據partitioner存儲第一份replica，然後在順時針方向的下一個node上存放下一份replica（不考慮網絡拓撲信息）。
- NetworkTopologyStrategy: 可以方便的擴展到多datacenter，推薦使用，同時，NetworkTopologyStrategy儘量避免將數據存儲到相同的rack上。
3. Snitches
snitch 決定了node屬於哪個datacenter的哪個rack。可以用於告知Cassandra集羣網絡拓撲信息，以實現高效的請求路由與分發、備份數據。
主要的snitch包括：
- dynamic snitching
- SimpleSnitch
- RackInferringSnitch
- PropertyFileSnitch
- GossipingPropertyFileSnitch
- ...
4. 總結
本文主要介紹Cassandra的架構、數據distribution 與 replication，下一章介紹Cassandra的內部信息，包括存儲引擎、Cassandra讀寫、數據一致性等。