73、深入探索 Apache Cassandra 数据库操作

深入探索 Apache Cassandra 数据库操作

1. 检查数据库连接状态

在与 Apache Cassandra 数据库交互时，首先需要确认数据库连接是否处于打开状态。可以使用 isopen 函数来实现这一目的。

语法 ：

val = isopen(conn)

描述 ：
如果 Cassandra 数据库连接处于打开状态， isopen 函数将返回 1；若连接已关闭，则返回 0。

示例 ：

datasource = "CassandraDataSource";
username = "";
password = "";
conn = apacheCassandra(datasource,username,password);

val = isopen(conn)

若 val 为 1，则表示数据库连接已打开；若为 0，则连接已关闭。

完成操作后，可使用 close 函数关闭连接：

close(conn)
val = isopen(conn)

此时 val 应为 0，表示连接已成功关闭。

2. 关闭数据库连接

使用 close 函数可以关闭 Apache Cassandra 数据库的连接。

语法 ：

close(conn)

示例 ：

datasource = "CassandraDataSource";
username = "";
password = "";
conn = apacheCassandra(datasource,username,password);

close(conn)

3. 获取数据库表名

使用 tablenames 函数可以获取 Apache Cassandra 数据库中表的名称。

语法 ：

t = tablenames(conn)
t = tablenames(conn,keyspace)

描述 ：
- t = tablenames(conn) ：返回一个列表，包含 Cassandra 数据库中所有表的名称及其对应的键空间。
- t = tablenames(conn,keyspace) ：返回指定键空间中所有表的名称。

示例 ：

datasource = "CassandraDataSource";
username = "";
password = "";
conn = apacheCassandra(datasource,username,password);

% 获取所有表名及其键空间
t = tablenames(conn);
head(t)

% 获取指定键空间中的表名
keyspace = "employeedata";
t = tablenames(conn,keyspace)

close(conn)

以下是 head(t) 可能的输出结果：
| Keyspace | Table |
| — | — |
| “employeedata” | “employees_by_id” |
| “employeedata” | “employees_by_job” |
| “employeedata” | “employees_by_name” |
| “system” | “IndexInfo” |
| “system” | “available_ranges” |
| “system” | “batches” |
| “system” | “batchlog” |
| “system” | “built_views” |

4. 获取列信息

使用 columninfo 函数可以从 Apache Cassandra 数据库表中获取列信息。

语法 ：

cols = columninfo(conn,keyspace,tablename)
[cols,keyValues] = columninfo(conn,keyspace,tablename)

描述 ：
- cols = columninfo(conn,keyspace,tablename) ：返回指定键空间中指定表的列信息。
- [cols,keyValues] = columninfo(conn,keyspace,tablename) ：除了列信息外，还返回每个分区的键值。

示例 ：

datasource = "CassandraDataSource";
username = "";
password = "";
conn = apacheCassandra(datasource,username,password);

keyspace = "employeedata";
tablename = "employees_by_job";
cols = columninfo(conn,keyspace,tablename);
head(cols)

[cols,keyValues] = columninfo(conn,keyspace,tablename);
head(keyValues)

close(conn)

以下是 head(cols) 可能的输出结果：
| Name | DataType | PartitionKey | ClusteringColumn |
| — | — | — | — |
| “job_id” | “text” | true | “” |
| “hire_date” | “date” | false | “DESC” |
| “employee_id” | “int” | false | “ASC” |
| “commission_pct” | “double” | false | “” |
| “department_id” | “int” | false | “” |
| “email” | “text” | false | “” |
| “first_name” | “text” | false | “” |
| “last_name” | “text” | false | “” |

以下是 head(keyValues) 可能的输出结果：
| job_id |
| — |
| “ST_CLERK” |
| “SA_MAN” |
| “HR_REP” |
| “IT_PROG” |
| “FI_MGR” |
| “PR_REP” |
| “PU_MAN” |
| “AD_PRES” |

5. 插入或更新数据

使用 upsert 函数可以将数据插入或更新到 Apache Cassandra 数据库中。

语法 ：

upsert(conn,keyspace,tablename,data)
upsert(conn,keyspace,tablename,data,Name,Value)

描述 ：
- upsert(conn,keyspace,tablename,data) ：将 MATLAB 中的数据插入或更新到指定键空间的指定表中。
- upsert(conn,keyspace,tablename,data,Name,Value) ：可以使用一个或多个名称 - 值参数指定选项。

示例 ：

datasource = "CassandraDataSource";
username = "";
password = "";
conn = apacheCassandra(datasource,username,password);

keyspace = "employeedata";
tablename = "employees_by_job";

% 插入数据
varnames = ["job_id" "hire_date" "employee_id" ...
    "commission_pct" "department_id" "email" "first_name" ...
    "last_name" "manager_id" "office" "performance_ratings" ... 
    "phone_number" "salary"];
office = table("South",160, ...
    'VariableNames',["building" "room"]);
data = table("IT_ADMIN",datetime('today'),301,0.25,30,"SMITH123", ...
    "Alex","Smith",114,office,{[4 5]},"515.123.2345",3000);
data.Properties.VariableNames = varnames;
upsert(conn,keyspace,tablename,data)

% 更新数据
keyValue = "MK_REP";
data = partitionRead(conn,keyspace,tablename,keyValue)
data.commission_pct = 0.25;
level = "ONE";
upsert(conn,keyspace,tablename,data,'ConsistencyLevel',level)

close(conn)

6. 操作流程总结

以下是一个 mermaid 流程图，展示了与 Apache Cassandra 数据库交互的基本流程：

graph LR
    A[创建数据库连接] --> B[检查连接状态]
    B --> C{连接是否打开}
    C -- 是 --> D[执行操作（获取表名、列信息、插入/更新数据等）]
    C -- 否 --> E[重新创建连接]
    D --> F[关闭数据库连接]
    E --> B

通过以上步骤，你可以有效地与 Apache Cassandra 数据库进行交互，包括检查连接状态、关闭连接、获取表名和列信息，以及插入和更新数据。这些操作将帮助你更好地管理和利用 Cassandra 数据库中的数据。

深入探索 Apache Cassandra 数据库操作

7. 操作函数总结

为了更清晰地展示各个操作函数的功能和使用方法，下面以表格形式进行总结：
| 函数名 | 语法 | 描述 | 示例 |
| — | — | — | — |
| isopen | val = isopen(conn) | 返回 1 表示连接打开，返回 0 表示连接关闭 | matlab<br>datasource = "CassandraDataSource";<br>username = "";<br>password = "";<br>conn = apacheCassandra(datasource,username,password);<br>val = isopen(conn)<br> |
| close | close(conn) | 关闭 Cassandra 数据库连接 | matlab<br>datasource = "CassandraDataSource";<br>username = "";<br>password = "";<br>conn = apacheCassandra(datasource,username,password);<br>close(conn)<br> |
| tablenames | t = tablenames(conn)
t = tablenames(conn,keyspace) | 前者返回所有表名及其键空间，后者返回指定键空间中的表名 | matlab<br>datasource = "CassandraDataSource";<br>username = "";<br>password = "";<br>conn = apacheCassandra(datasource,username,password);<br>t = tablenames(conn);<br>keyspace = "employeedata";<br>t = tablenames(conn,keyspace)<br>close(conn)<br> |
| columninfo | cols = columninfo(conn,keyspace,tablename)
[cols,keyValues] = columninfo(conn,keyspace,tablename) | 前者返回指定表的列信息，后者还返回分区键值 | matlab<br>datasource = "CassandraDataSource";<br>username = "";<br>password = "";<br>conn = apacheCassandra(datasource,username,password);<br>keyspace = "employeedata";<br>tablename = "employees_by_job";<br>cols = columninfo(conn,keyspace,tablename);<br>[cols,keyValues] = columninfo(conn,keyspace,tablename);<br>close(conn)<br> |
| upsert | upsert(conn,keyspace,tablename,data)
upsert(conn,keyspace,tablename,data,Name,Value) | 插入或更新数据，后者可指定选项 | matlab<br>datasource = "CassandraDataSource";<br>username = "";<br>password = "";<br>conn = apacheCassandra(datasource,username,password);<br>keyspace = "employeedata";<br>tablename = "employees_by_job";<br>varnames = ["job_id" "hire_date" "employee_id" ...<br> "commission_pct" "department_id" "email" "first_name" ...<br> "last_name" "manager_id" "office" "performance_ratings" ... <br> "phone_number" "salary"];<br>office = table("South",160, ...<br> 'VariableNames',["building" "room"]);<br>data = table("IT_ADMIN",datetime('today'),301,0.25,30,"SMITH123", ...<br> "Alex","Smith",114,office,{[4 5]},"515.123.2345",3000);<br>data.Properties.VariableNames = varnames;<br>upsert(conn,keyspace,tablename,data)<br>keyValue = "MK_REP";<br>data = partitionRead(conn,keyspace,tablename,keyValue)<br>data.commission_pct = 0.25;<br>level = "ONE";<br>upsert(conn,keyspace,tablename,data,'ConsistencyLevel',level)<br>close(conn)<br> |

8. 输入输出参数详细说明

在使用这些函数时，需要注意输入输出参数的类型和要求，以下是详细说明：
- 输入参数 ：
- conn ：Apache Cassandra 数据库连接，为连接对象。
- keyspace ：键空间，为字符向量或字符串标量。若不知道键空间，可通过 conn.Keyspaces 查看。
- tablename ：Cassandra 数据库表名，为字符向量或字符串标量。若不知道表名，可使用 tablenames 函数查找。
- data ：要插入或更新的数据，为 MATLAB 表。必须指定表的主键，变量名需与数据库表中的列名匹配（不区分大小写），数据类型要与 CQL 数据类型兼容。
- 名称 - 值对参数（用于 upsert 函数） ：
- ConsistencyLevel ：一致性级别，可选值有 "ALL" 、 "EACH_QUORUM" 、 "QUORUM" 、 "LOCAL_QUORUM" 、 "ONE" （默认）、 "TWO" 、 "THREE" 、 "LOCAL_ONE" 、 "ANY" 。
- RequestTimeout ：请求超时时间，为正数值标量，默认值为 12 秒。
- 输出参数 ：
- val （ isopen 函数）：逻辑值，1 表示连接打开，0 表示连接关闭。
- t （ tablenames 函数）：若指定键空间，返回字符串数组；未指定则返回包含 Keyspace 和 Table 变量的表。
- cols （ columninfo 函数）：包含列信息的表，有 Name 、 DataType 、 PartitionKey 、 ClusteringColumn 变量。
- keyValues （ columninfo 函数）：包含分区键值的表，每行代表一个唯一分区。

9. 操作注意事项

在进行 Apache Cassandra 数据库操作时，还需要注意以下几点：
- 连接管理 ：在每次操作前，最好检查连接状态，确保连接打开。操作完成后，及时关闭连接，避免资源浪费。
- 数据类型匹配 ：在插入或更新数据时，要确保 MATLAB 表中的数据类型与 Cassandra 数据库表的 CQL 数据类型兼容，否则可能会导致操作失败。
- 一致性级别选择 ：在使用 upsert 函数时，选择合适的一致性级别很重要。不同的一致性级别会影响数据的一致性和性能，例如 "ALL" 级别保证所有副本节点都提交写入操作，但性能可能较低； "ONE" 级别只需要一个副本节点提交，性能较高但一致性相对较低。

10. 操作步骤梳理

为了更清晰地呈现操作步骤，以下是一个列表形式的总结：
1. 创建数据库连接：使用 apacheCassandra 函数，指定数据源、用户名和密码。
2. 检查连接状态：使用 isopen 函数，确保连接已打开。
3. 执行操作：
- 获取表名：使用 tablenames 函数，可指定键空间。
- 获取列信息：使用 columninfo 函数，指定键空间和表名。
- 插入或更新数据：使用 upsert 函数，准备好数据，可指定一致性级别和请求超时时间。
4. 关闭连接：使用 close 函数，释放资源。

11. 整体操作流程优化

以下是一个优化后的 mermaid 流程图，包含了更多的细节和错误处理：

graph LR
    A[创建数据库连接] --> B[检查连接状态]
    B --> C{连接是否打开}
    C -- 是 --> D[选择操作类型]
    C -- 否 --> E[重新创建连接]
    D --> F{操作类型}
    F -- 获取表名 --> G[使用 tablenames 函数]
    F -- 获取列信息 --> H[使用 columninfo 函数]
    F -- 插入/更新数据 --> I[使用 upsert 函数]
    G --> J[处理结果]
    H --> J
    I --> J
    J --> K{操作是否成功}
    K -- 是 --> L[关闭数据库连接]
    K -- 否 --> M[错误处理]
    M --> B
    E --> B

通过以上的总结和优化，你可以更全面、更高效地与 Apache Cassandra 数据库进行交互，确保操作的正确性和稳定性。无论是新手还是有经验的开发者，都能从这些操作步骤和注意事项中获得帮助，更好地管理和利用 Cassandra 数据库中的数据。