Implementation and test of transactional primitives over Cassandra

Abstract

NoSQL databases opt not to offer important abstractions traditionally found in relational databases in order to achieve high levels of scalability and availability: transactional guarantees and strong data consistency. These limitations bring considerable complexity to the development of client applications and are therefore an obstacle to the broader adoption of the technology. In this work we propose a middleware layer over NoSQL databases that offers transactional guarantees with Snapshot Isolation. The proposed solution is achieved in a non-intrusive manner, providing to the clients the same interface as a NoSQL database, simply adding the transactional context. The transactional context is the focus of our contribution and is modularly based on a Non Persistent Version Store that holds several versions of elements and interacts with an external transaction certifier. In this work, we present an implementation of our system over Apache Cassandra and by using two representative benchmarks, YCSB and TPC-C, we measure the cost of adding transactional support with ACID guarantees.

As bases de dados NoSQL optam por não oferecer importantes abstrações tradicionalmente encontradas nas bases de dados relacionais, de modo a atingir elevada escalabilidade e disponibilidade: garantias transacionais e critérios de coerência de dados fortes. Estas limitações resultam em maior complexidade no desenvolvimento de aplicações e são por isso um obstáculo à ampla adoção do paradigma. Neste trabalho, propomos uma camada de middleware sobre bases de dados NoSQL que oferece garantias transacionais com Snapshot Isolation. A abordagem proposta e não-intrusiva, apresentando aos clientes a mesma interface NoSQL, acrescendo o contexto transacional. Este contexto transacional e o cerne da nossa contribuição e assenta modularmente num repositório de versões não-persistente e num certificador externo de transações concorrentes. Neste trabalho, apresentamos uma implementação do nosso sistema sobre Apache Cassandra e, recorrendo a dois benchmarks representativos, YCBS e TPC-C, medimos o custo do suporte do paradigma transacional com garantias transacionais ACID.