Hbase原理、基本概念、基本架构
来源:互联网 发布:mac做win8启动盘 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 18:45
- 概述
HBase是一个构建在HDFS上的分布式列存储系统;
HBase是基于Google BigTable模型开发的,典型的key/value系统;
HBase是Apache Hadoop生态系统中的重要一员,主要用于海量结构化数据存储;
从逻辑上讲,HBase将数据按照表、行和列进行存储。
与hadoop一样,Hbase目标主要依靠横向扩展,通过不断增加廉价的商用服务器,来增加计算和存储能力。
Hbase表的特点
大:一个表可以有数十亿行,上百万列;
无模式:每行都有一个可排序的主键和任意多的列,列可以根据需要动态的增加,同一张表中不同的行可以有截然不同的列;
面向列:面向列(族)的存储和权限控制,列(族)独立检索;
稀疏:空(null)列并不占用存储空间,表可以设计的非常稀疏;
数据多版本:每个单元中的数据可以有多个版本,默认情况下版本号自动分配,是单元格插入时的时间戳;
数据类型单一:Hbase中的数据都是字符串,没有类型。
- Hbase数据模型
hbase基本概念
RowKey:是Byte array,是表中每条记录的“主键”,方便快速查找,Rowkey的设计非常重要。
Column Family:列族,拥有一个名称(string),包含一个或者多个相关列
Column:属于某一个column family,familyName:columnName,每条记录可动态添加
Version Number:类型为Long,默认值是系统时间戳,可由用户自定义
Value(Cell):Byte array
- Hbase物理模型
每个column family存储在HDFS上的一个单独文件中,空值不会被保存。Key 和 Version number在每个 column family中均有一份;
HBase 为每个值维护了多级索引,即:<key, column family, column name, timestamp>
物理存储:
1、Table中所有行都按照row key的字典序排列;
2、Table在行的方向上分割为多个Region;
3、Region按大小分割的,每个表开始只有一个region,随着数据增多,region不断增大,当增大到一个阀值的时候,region就会等分会两个新的region,之后会有越来越多的region;
4、Region是Hbase中分布式存储和负载均衡的最小单元,不同Region分布到不同RegionServer上。
- HBase架构及基本组件
Hbase基本组件说明:
Client
包含访问HBase的接口,并维护cache来加快对HBase的访问,比如region的位置信息
Master
为Region server分配region
负责Region server的负载均衡
发现失效的Region server并重新分配其上的region
管理用户对table的增删改查操作
Region Server
Regionserver维护region,处理对这些region的IO请求
Regionserver负责切分在运行过程中变得过大的region
Zookeeper作用
通过选举,保证任何时候,集群中只有一个master,Master与RegionServers 启动时会向ZooKeeper注册
存贮所有Region的寻址入口
实时监控Region server的上线和下线信息。并实时通知给Master
存储HBase的schema和table元数据
默认情况下,HBase 管理ZooKeeper 实例,比如, 启动或者停止ZooKeeper
Zookeeper的引入使得Master不再是单点故障
Write-Ahead-Log(WAL)
该机制用于数据的容错和恢复:
每个HRegionServer中都有一个HLog对象,HLog是一个实现Write Ahead Log的类,在每次用户操作写入MemStore的同时,也会写一份数据到HLog文件中(HLog文件格式见后续),HLog文件定期会滚动出新的,并删除旧的文件(已持久化到StoreFile中的数据)。当HRegionServer意外终止后,HMaster会通过Zookeeper感知到,HMaster首先会处理遗留的 HLog文件,将其中不同Region的Log数据进行拆分,分别放到相应region的目录下,然后再将失效的region重新分配,领取 到这些region的HRegionServer在Load Region的过程中,会发现有历史HLog需要处理,因此会Replay HLog中的数据到MemStore中,然后flush到StoreFiles,完成数据恢复
HBase容错性
Master容错:Zookeeper重新选择一个新的Master
无Master过程中,数据读取仍照常进行;
无master过程中,region切分、负载均衡等无法进行;
RegionServer容错:定时向Zookeeper汇报心跳,如果一旦时间内未出现心跳,Master将该RegionServer上的Region重新分配到其他RegionServer上,失效服务器上“预写”日志由主服务器进行分割并派送给新的RegionServer
Zookeeper容错:Zookeeper是一个可靠地服务,一般配置3或5个Zookeeper实例
Region定位流程:
寻找RegionServer
ZooKeeper--> -ROOT-(单Region)--> .META.--> 用户表
-ROOT-表包含.META.表所在的region列表,该表只会有一个Region;
Zookeeper中记录了-ROOT-表的location。
.META.表包含所有的用户空间region列表,以及RegionServer的服务器地址
- Hbase与HDFS对比
HDFS适合批处理场景
不支持数据随机查找
不适合增量数据处理
不支持数据更新
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