简介

特点

• 优点：
  • 大容量存储。支持P级别数据。
  • 高ops。单节点1w+，集群可达百万+。
  • 列扩展方便。
    • client直接新增列即可，列为空不占存储空间。
    • mysql需要执行ddl，并占默认空间。
  • 扩容方便。新增节点后执行rebalance即可。
• 缺点：
  • 不支持复杂查询。kv型，需要rowkey查询。
  • 单点恢复时间较长。分钟级，保证CP。
  • 长尾。受gc影响，999线是avg 20 倍左右。
  • 部署较复杂。
• 对比关系型数据库：
  • 关系型数据库：行的各个列都是不可分割的，存储在一起。
  • Hbase：行是抽象的概念，每一列是离散的，不同列可在不同机器上。

使用场景

• 数据量超过千万。
• 数据分析需求弱，复杂查询少。
• 实时性要求不高。

CP

• 运行时强一致：对于每一个region同时只有一个region server提供服务。
• 故障时牺牲可用性：region server宕机，迁到其他region server，新region需要根据WAL来redo，这期间region不可用的，从而提高一致性。

存储架构

• 
• namespace:
• table：创建时定义列族。
• rowkey: 不重复的字符串，决定行存储顺序(字典序)的唯一凭证。
• 列族：建表时确定，过期时间、缓存块大小等都是定义在列族上的，同一列族的列会尽量放在一台服务器上。
• 列：字段。
• 单元格：一个列的一个版本的值，版本号默认为写入的时间戳。

部署架构

典型部署

• 5节点zk集群+1主2备master+n个regionserver（每个2T容量）。
  

概念

• region server 是region 的容器。
• region ，一段数据的集合,或者说多个行的集合（分片）：
  • 不能跨服务器，一个region server上有多个region。
  • 在数据量大的时候会分裂，负载均衡是也会在region server之间迁移。
  • 基于HDFS，数据存取操作基于HDFS客户端接口。
  • 用预拆分初始化和自动拆分管理region，大量删除数据后用online_merge合并region。
• master 负责跨region server 的操作，如建表、移动region、合并region等。
• zk 管理所有的region server，包括meta节点的地址。
  • client和zk通信后直连region server，降低对master的依赖。

region server

• 
• WAL：Write-Ahead Log，存在HDFS上。
  • 环状滚动日志：写入效果最高、空间不会变大。
  • 滚动条件：1、WAL所在的block快满；2、WAL空间大于block的阈值。
  • WAL创建在/hbase/.log下，归档到/hbase/.oldlogs下。
  • 删除条件：当WAL不需要作为用来恢复数据的备份，即没有任何引用指向这个WAL文件。引用分类：
    • TTL进程引用：超时时间（默认10min）。
    • 进群备份引用：如开启replication，该进程在所有集群备份前引用。

store

• 
• 一个store存放一个列族的数据。
• Memstore：一个store中一个memstore，内存存储对象，满了之后刷到HFile。
  • 实现LSM树的组件：尽量保证数据是顺序存储到磁盘上，并有频率的整理，确保顺序性。从而在频繁的数据变动下保持系统读取的稳定性。
• HFile：MemStore满了之后生成新的HFile，由块组成，每个块包括：
  • Data：数据块。
    • BlockType：数据块等。
    • 多个Cell：KeyValue键值对。
  • Meta：元数据块，文件关闭时写入。
  • FileInfo：文件信息，比如最后一个key，文件关闭时写入。
  • DataIndex：数据块的索引。
  • MetaIndex：元数据块索引。
  • Trailer：各个块的偏移值。

HDFS上的文件只能创建、删除、追加，不能修改。

WAL按照写入顺序排序，经过Memstore按照rowkey顺序排序。

访问流程

增删改实质

• 写入顺序WAL->Memstore->HFile
• 新增Cell,在HDFS上新增一条数据。
• 修改Cell,新增版本号更大（自定义版本号）的一条数据。
• 删除Cell,新增一条Delete类型的数据，即墓碑标记，相当于逻辑删除。

写入顺序

1. WAL：基于HDFS，虽然已经持久化，但是时暂存日志，不区分store，不能直接读取。
2. Memstore：整理成LSM树。
   1. 刷写（定时任务）之前，memstore容量如果到达阻塞阈值会暂停memstore的写入，可通过调大JVM堆解决。
3. HFile：memstore达到尺寸上限或者刷写间隔，刷到HDFS
   1. Minor Compaction：store中的多个HFile合并为一个，达到TTL的数据会被移除。
   2. Major Compaction：store中的所有HFile合并为一个，达到TTL的和手动删除的数据会被移除。

查询架构

• 

1. 从zk上查有hbase:meta表的region server （meta节点）。
2. 连接meta节点获取所有region的行键范围，并且缓存该meta信息。
3. 直连包含目标rowkey的region server操作。

查询顺序

1. BlockCache：缓存block块。一个region server只有一个blockCache
2. Memstore
3. HFile

部分API

• checkAndPut：CAS的应用，Hbase保证原子性。
• append：value后面增加字节组。
• increment：long类型value+1。
• RowMutations：组合多个操作为原子操作。