HBase的三大组件

•HBase的实现包括三个主要的功能组件：

–（1）库函数：链接到每个客户端

–（2）一个Master主服务器

–（3）许多个Region服务器

•主服务器Master负责管理和维护HBase表的分区信息，维护Region服务器列表，分配Region，负载均衡

•Region服务器负责存储和维护分配给自己的Region，处理来自客户端的读写请求

•客户端并不是直接从Master主服务器上读取数据，而是在获得Region的存储位置信息后，直接从Region服务器上读取数据

•客户端并不依赖Master，而是通过Zookeeper来获得Region位置信息，大多数客户端甚至从来不和Master通信，这种设计方式使得Master负载很小

一、Master服务器：

•主服务器Master主要负责表和Region的管理工作：

–管理用户对表的增加、删除、修改、查询等操作

–实现不同Region服务器之间的负载均衡

–在Region分裂或合并后，负责重新调整Region的分布

–对发生故障失效的Region服务器上的Region进行迁移

二、Region服务器

Region服务器是HBase中最核心的模块，负责维护分配给自己的Region，并响应用户的读写请求

 Region的定位：

•元数据表，又名.META.表，存储了Region和Region服务器的映射关系

•当HBase表很大时， .META.表也会被分裂成多个Region

•根数据表，又名-ROOT-表，记录所有元数据的具体位置

•-ROOT-表只有唯一一个Region，名字是在程序中被写死的

•Zookeeper文件记录了-ROOT-表的位置

客户端访问数据时的“三级寻址”

•为了加速寻址，客户端会缓存位置信息，同时，需要解决缓存失效问题

•寻址过程客户端只需要询问Zookeeper服务器，不需要连接Master服务器

HBase的三层结构中各层次的名称和作用：

层次

名称

作用

第一层

Zookeeper文件

记录了-ROOT-表的位置信息

第二层

-ROOT-表

记录了.META.表的Region位置信息

-ROOT-表只能有一个Region。通过-ROOT-表，就可以访问.META.表中的数据

第三层

.META.表

记录了用户数据表的Region位置信息，.META.表可以有多个Region，保存了HBase中所有用户数据表的Region位置信息

1.数据读写的过程：

•用户写入数据时，被分配到相应Region服务器去执行

•用户数据首先被写入到MemStore和Hlog中

•只有当操作写入Hlog之后，commit()调用才会将其返回给客户端

•当用户读取数据时，Region服务器会首先访问MemStore缓存，如果找不到，再去磁盘上面的StoreFile中寻找

2. 缓存的刷新：

•系统会周期性地把MemStore缓存里的内容刷写到磁盘的StoreFile文件中，清空缓存，并在Hlog里面写入一个标记

•每次刷写都生成一个新的StoreFile文件，因此，每个Store包含多个StoreFile文件

•每个Region服务器都有一个自己的HLog文件，每次启动都检查该文件，确认最近一次执行缓存刷新操作之后是否发生新的写入操作；如果发现更新，则先写入MemStore，再刷写到StoreFile，最后删除旧的Hlog文件，开始为用户提供服务

3. StoreFile的合并

•每次刷写都生成一个新的StoreFile，数量太多，影响查找速度

•调用Store.compact()把多个合并成一个

•合并操作比较耗费资源，只有数量达到一个阈值才启动合并

3.1 Store工作原作原理

•Store是Region服务器的核心

•多个StoreFile合并成一个

•单个StoreFile过大时，又触发分裂操作，1个父Region被分裂成两个子Region

HBase的日志系统HLog：

•分布式环境必须要考虑系统出错。HBase采用HLog保证系统恢复

•HBase系统为每个Region服务器配置了一个HLog文件，它是一种预写式日志（Write Ahead Log）

•用户更新数据必须首先写入日志后，才能写入MemStore缓存，并且，直到MemStore缓存内容对应的日志已经写入

磁盘，该缓存内容才能被刷写到磁盘

HLog的工作原理：

•Zookeeper会实时监测每个Region服务器的状态，当某个Region服务器发生故障时，Zookeeper会通知Master

•Master首先会处理该故障Region服务器上面遗留的HLog文件，这个遗留的HLog文件中包含了来自多个Region对象

的日志记录

•系统会根据每条日志记录所属的Region对象对HLog数据进行拆分，分别放到相应Region对象的目录下，再将失效

的Region重新分配到可用的Region服务器中，并把与该Region对象相关的HLog日志记录也发送给相应Region服务器

•Region服务器领取到分配给自己的Region对象以及与之相关的HLog日志记录以后，会重新做一遍日志记录中的各

种操作，把日志记录中的数据写入到MemStore缓存中，然后，刷新到磁盘的StoreFile文件中，完成数据恢复

•共用日志优点：提高对表的写操作性能；缺点：恢复时需要分拆日志