HBase_解读_架构+存储

解读

• 一个RegionServer有多个Region；
• 一个Region有多个HLog和多个Store；
• 一个Store 包括位于内存的一个 Memstore 和位于硬盘的多个 Storefile 组成，包含一个列族的所有数据
• 一个HFile对应hdfs中的一个数据块即128M；
• Table 中的所有行都按照 RowKey 的字典序排列；
• Table 在行的方向上分割为多个 HRegion；
• HRegion 按大小分割的(默认 10G)；
• HRegion 是 Hbase 中分布式存储和负载均衡的最小单元；
• HRegion 虽然是负载均衡的最小单元，但并不是物理存储的最小单元；
• 一个 HRegion 是不会拆分到多个 server 上；
• 写操作先写入 Memstore，当 Memstore 中的数据量达到某个阈值，HRegionServer 启动flushcache 进程写入 Storefile，每次写入形成单独一个 HFile；
• 当总 Storefile 大小超过一定阈值后，会把当前的 Region 分割成两个，并由 HMaster 分配给相应的 Region 服务器，实现负载均衡；
• StoreFile 是只读的，一旦创建后就不可以再修改，因此 HBase 的更新/ 修改 其实是不断追加 的操作

Client

• 通过寻址机制，实现对数据的访问

• HBase-0.96 版本以前详细步骤为：

第 1 步：Client 请求 ZooKeeper 获得-ROOT-所在的 RegionServer 地址
第 2 步：Client请求-ROOT-所在的 RS 地址，获取.META.表的地址，Client 会将-ROOT-的相关 信息 cache下来，以便下一次快速访问
第 3 步：Client 请求.META.表的 RegionServer 地址，获取访问数据所在RegionServer 的地址， Client 会将.META.的相关信息 cache 下来，以便下一次快速访问
第 4 步：Client请求访问数据所在 RegionServer 的地址，获取对应的数据

• HBase-0.96 版本以后详细步骤为：

HBase-0.96 版本以后去掉了ROOT表
原因其一：提高性能
原因其二：2 层结构已经足以满足集群的需求

第 1 步：Client 请求 ZooKeeper 获取.META.所在的 RegionServer 的地址。
第 2 步：Client请求.META.所在的 RegionServer 获取访问数据所在的 RegionServer 地址，Client会将.META.的相关信息 cache 下来，以便下一次快速访问。
第 3 步：Client 请求数据所在的RegionServer，获取所需要的数据。

Zookeeper职责

• ZooKeeper 为 HBase 提供 Failover 机制，选举 Master，避免单点 Master 单点故障问题;
• 存储所有 Region 的寻址入口：-ROOT-表在哪台服务器上。-ROOT-这张表的位置信息;
• 实时监控 RegionServer 的状态，将 RegionServer 的上线和下线信息实时通知给 Master;
• 存储 HBase 的 Schema，包括有哪些 Table，每个 Table 有哪些 Column Family;

Master职责

• ZooKeeper 为 HBase 提供 Failover 机制，选举 Master，避免单点 Master 单点故障问题
• 存储所有 Region 的寻址入口：-ROOT-表在哪台服务器上。-ROOT-这张表的位置信息
• 实时监控 RegionServer 的状态，将 RegionServer 的上线和下线信息实时通知给 Master
• 存储 HBase 的 Schema，包括有哪些 Table，每个 Table 有哪些 Column Family

Master工作机制

• Master上线

Master 启动进行以下步骤:
1、 从ZooKeeper上获取唯一一个代表ActiveMaster的锁，用来阻止其它Master成为Master。
2、扫描 ZooKeeper 上的 server 父节点，获得当前可 RegionServer 列表。
3、和每个 RegionServer 通信，获得当前已分配的 Region 和 RegionServer 的对应关系。
4、扫描.META. Region 的集合，计算得到当前还未分配的 Region，将他们放入待分配 Region 列表。

• Master下线

由于 Master 只维护表和 Region 的元数据，而不参与表数据 IO 的过程，Master 下线仅导致所有元数据的修改被冻结(无法创建删除表，无法修改表的 schema，无法进行 Region的负载均衡，无法处理 Region 上下线，无法进行 Region 的合并
唯一例外的是 Region 的 split可以正常进行，因为只有 RegionServer 参与)，表的数据读写还可以正常进行。
因此 Master下线短时间内对整个 hbase 集群没有影响。从上线过程可以看到，Master 保存的信息全是可以冗余信息（都可以从系统其它地方收集到或者计算出来）
因此，一般 HBase 集群中总是有一个 Master 在提供服务，还有一个以上的 Master 在等待时机抢占它的位置

RegionServer职责

• RegionServer 维护 Master 分配给它的 Region，处理对这些 Region 的 IO 请求
• 负责和底层的文件系统 HDFS 的交互，存储数据到 HDFS 负责 Store 中的 HFile 的合并工作
• RegionServer 负责 Split 在运行过程中变得过大的 Region，负责 Compact 操作

Store

• 一个表会划分为多个Region存储
• 一个Region中的一个列簇即为一个store
• store在hdfs中会以文件夹的形式存在

HLog

• 用来做灾难恢复之用
• HLog 记录数据的所有变更，一旦数据修改，就可以从 Log 中 进行恢复
• HLog 文件就是一个普通的 Hadoop Sequence File：

1、HLog Sequence File 的 Key 是 HLogKey 对象，HLogKey 中记录了写入数据的归属信息，除了 table 和 region 名字外，同时还包括 sequence number 和 timestamp，timestamp是”写入”，sequence number 的起始值为 0，或者是最近一次存入文件系统中 sequence number。
2、HLogSequece File 的 Value 是 HBase 的 KeyValue 对象，即对应 HFile 中的 KeyValue