大数据HBase体系结构

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云原生大数据计算服务MaxCompute,500CU*H 100GB 3个月
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简介: 大数据HBase体系结构

1 架构原理

1)StoreFile

保存实际数据的物理文件,StoreFile 以 HFile 的形式存储在 HDFS 上。每个 Store 会有一个或多个 StoreFile(HFile),数据在每个 StoreFile 中都是有序的。

2)MemStore

写缓存,由于 HFile 中的数据要求是有序的,所以数据是先存储在 MemStore 中,排好序后,等到达刷写时机才会刷写到 HFile,每次刷写都会形成一个新的 HFile。

3)WAL

由于数据要经 MemStore 排序后才能刷写到 HFile,但把数据保存在内存中会有很高的

概率导致数据丢失,为了解决这个问题,数据会先写在一个叫做 Write-Ahead logfile 的文件

中,然后再写入 MemStore 中。所以在系统出现故障的时候,数据可以通过这个日志文件重

建。


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2 写流程

写流程:

1)Client 先访问 zookeeper,获取 hbase:meta 表位于哪个 Region Server。 2)访问对应的 Region Server,获取 hbase:meta 表,根据读请求的 namespace:table/rowkey,

查询出目标数据位于哪个 Region Server 中的哪个 Region 中。并将该 table 的 region 信息以

及 meta 表的位置信息缓存在客户端的 meta cache,方便下次访问。

3)与目标 Region Server 进行通讯;

4)将数据顺序写入(追加)到 WAL; 5)将数据写入对应的 MemStore,数据会在 MemStore 进行排序; 6)向客户端发送 ack; 7)等达到 MemStore 的刷写时机后,将数据刷写到 HFile。

3 MemStore Flush

MemStore 刷写时机:

1.当某个 memstroe 的大小达到了 hbase.hregion.memstore.flush.size(默认值 128M), 其所在 region 的所有 memstore 都会刷写。 当 memstore 的大小达到了

hbase.hregion.memstore.flush.size(默认值 128M) * hbase.hregion.memstore.block.multiplier(默认值 4)时,会阻止继续往该 memstore 写数据。

2.当 region server 中 memstore 的总大小达到

java_heapsize*hbase.regionserver.global.memstore.size(默认值 0.4)hbase.regionserver.global.memstore.size.lower.limit(默认值 0.95),region 会按照其所有 memstore 的大小顺序(由大到小)依次进行刷写。直到 region server中所有 memstore 的总大小减小到上述值以下。 当 region server 中 memstore 的总大小达到

java_heapsizehbase.regionserver.global.memstore.size(默认值 0.4)时,会阻止继续往所有的 memstore 写数据。

3. 到达自动刷写的时间,也会触发 memstore flush。自动刷新的时间间隔由该属性进行

配置 hbase.regionserver.optionalcacheflushinterval(默认 1 小时)。

4.当 WAL 文件的数量超过 hbase.regionserver.max.logs,region 会按照时间顺序依次进

行刷写,直到 WAL 文件数量减小到 hbase.regionserver.max.log 以下(该属性名已经废弃,

现无需手动设置,最大值为 32)。

4 读流程

读流程

1)Client 先访问 zookeeper,获取 hbase:meta 表位于哪个 Region Server。 2)访问对应的 Region Server,获取 hbase:meta 表,根据读请求的 namespace:table/rowkey,查询出目标数据位于哪个 Region Server 中的哪个 Region 中。并将该 table 的 region 信息以及 meta 表的位置信息缓存在客户端的 meta cache,方便下次访问。

3)与目标 Region Server 进行通讯;

4)分别在 Block Cache(读缓存),MemStore 和 Store File(HFile)中查询目标数据,并将

查到的所有数据进行合并。此处所有数据是指同一条数据的不同版本(time stamp)或者不同的类型(Put/Delete)。

5) 将从文件中查询到的数据块(Block,HFile 数据存储单元,默认大小为 64KB)缓存到Block Cache。 6)将合并后的最终结果返回给客户端。


5 StoreFile Compaction

由于memstore每次刷写都会生成一个新的HFile,且同一个字段的不同版本(timestamp)

和不同类型(Put/Delete)有可能会分布在不同的 HFile 中,因此查询时需要遍历所有的 HFile。为了减少 HFile 的个数,以及清理掉过期和删除的数据,会进行 StoreFile Compaction。

Compaction 分为两种,分别是 Minor Compaction 和 Major Compaction。Minor Compaction

会将临近的若干个较小的 HFile 合并成一个较大的 HFile,但不会清理过期和删除的数据。Major Compaction 会将一个 Store 下的所有的 HFile 合并成一个大 HFile,并且会清理掉过期和删除的数据。

6 Region Split

默认情况下,每个 Table 起初只有一个 Region,随着数据的不断写入,Region 会自动进行拆分。刚拆分时,两个子 Region 都位于当前的 Region Server,但处于负载均衡的考虑,HMaster 有可能会将某个 Region 转移给其他的 Region Server。

Region Split 时机:

1.当1个region中的某个Store下所有StoreFile的总大小超过hbase.hregion.max.filesize, 该 Region 就会进行拆分(0.94 版本之前)。

2. 当 1 个 region 中 的 某 个 Store 下所有 StoreFile 的 总 大 小 超 过 Min(R^2 *

“hbase.hregion.memstore.flush.size”,hbase.hregion.max.filesize"),该 Region 就会进行拆分,其

中 R 为当前 Region Server 中属于该 Table 的个数(0.94 版本之后)。

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