Spaltenfamilienbanken

Spaltenfamilienbanken (im Englischen oft als column-family stores bezeichnet) sind eine Klasse von NoSQL-Datenbanken, die Daten primär durch Spaltenfamilien speichern statt durch fest definierte Tabellenstrukturen. Der Ansatz zielt darauf ab, flexibel unterschiedliche Spalten pro Datensatz zu ermöglichen und breite Zeilen effizient zu handhaben. Die Bezeichnung ist in der Fachsprache unterschiedlich verbreitet; oft wird stattdessen von Spaltenfamilien-Datenbanken oder Wide-column Stores gesprochen.

Ihre zentrale Struktur besteht aus Schlüsselräumen (Keyspaces), Zeilen identifiziert durch eindeutige Schlüssel, und Spaltenfamilien, in denen Spalten gruppiert sind. Jede Zeile kann variierende Spalten enthalten; Spalten innerhalb einer Familie teilen sich Speicher- und Kompressionslogik. Spalten werden oft mit Zeitstempeln versioniert; gelöschte Daten hinterlassen Tombstones, bis sie durch Kompression entfernt werden. Das Schema ist beim Schreiben flexibel; neue Spalten können nach Bedarf hinzugefügt werden.

Verteilung, Replikation und Konsistenz: Die Daten werden typischerweise horizontal über mehrere Knoten verteilt. Systeme unterstützen tunbare Konsistenz, Replikation und automatische Partitionierung. Operationen sind oft schreibintensiv, während Abfragen gezielt Spalten einer bestimmten Familie lesen. Typische Einsatzgebiete sind Zeitreihendaten, Logging, Telemetrie und große, schemalose Datensätze.

Bekannte Systeme, die das Spaltenfamilienmodell verwenden, sind Apache Cassandra und HBase; weitere Implementierungen umfassen ScyllaDB und Google Bigtable. Die Spaltenfamilienarchitektur entstand aus dem Bedarf nach horizontal skalierbaren, schemalosen Speichern großer Datenmengen. Ihr Konzept hat sich aus den Entwicklungen rund um Bigtable entwickelt und wurde in mehreren Open-Source- und kommerziellen Projekten weiterentwickelt.