HBase-架构体系

码农大腿哥 2021-01-22

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前言：

HBase是一个复杂的存储框架。为了实现海量数据的毫秒级响应，HBase在内存和磁盘中进行了很多复杂的操作。既保证了大，又保证了快。

那么HBbase是如何实现这一目标的？

这一篇，我们先来看看HBase架构体系中有哪些组件，它们又做了哪些事情。为后面的学习打好基础。

本篇目标：

1.掌握HBase架构中各组件的概念与作用

2.理解各组件所处位置以及彼此之间的关系

架构基础

在第一部分中，我们先来了解一下HBase架构中的主要组件，包括Master、Region Server、Zookeeper、Client、HDFS、StoreFile。

阅读过程中如果遇到不懂的名词可以先略过，我在本篇的第二部分中有详细介绍。

基础架构图

1.Master

Master是集群的主节点，本质上是一个进程。主要作用有：

1）负责管理元数据，如执行DDL操作、定期更新hbase:meta表

2）分配与移动region以保证集群的负载均衡

3）管理RegionServer，出现问题时进行故障转移

在分布式集群中，Master通常运行在NameNode上。

2.Region Server

Region Server是Region的管理者，本质上是一个进程。主要作用是：

1）负责数据的增删改查，即DML操作

2）负责region的拆分与合并

3）将MemStore中数据刷写到StoreFiles

4）检查RegionServer的HLog文件

在分布式集群中，RegionServer都运行在DataNode上。

3.Client

Client可不经过Master直接与Region Server通信，发出读或写请求，所以Master挂掉的情况下，集群仍然可以运行一段时间。

4.ZooKeeper

HBase集群要依赖ZooKeeper才能运行。主要作用是：

1）Master高可用，协助选举Master

2）监听RegionServer状态(心跳)，向Master汇报RegionServer上下线信息

3）存放与维护集群配置信息，如hbase:meta表的地址。

5.HDFS

HBase的数据最终要存储在HDFS上。

6.StoreFile

保存实际数据的物理文件，StoreFile文件存储在 HDFS 上，格式是HFile。

每个Store会产生一个或多个StoreFile，数据在 StoreFile 中是有序的。

PS：

NameSpace、Table、Region、Store、StoreFile之间的关系是什么？

HBase表在HDFS存储路径为：

/hbase/data/<NameSpace>/<Table>/<Region>/<ColumnFamily>/<StoreFile>

可以认为它们依次构成了逻辑上的包含关系，StoreFile是最底层的物理存储文件。

架构进阶

第一部分中，我们对主要组件进行了介绍，接下来将深入细节，完善整个架构体系。

详细架构图

1.hbase:meta

hbase:meta(以前叫.META.)是之前说过的命名空间hbase中的一张表。记录了全部表的所有region相关信息，如region位于哪个Region Server上。

重点：hbase:meta表的位置信息存储在Zookeeper中！！！

PS：

0.98版本前有一个-ROOT-表，用来存储hbase:meta表的信息，目前已经被弃用。有些博客还在介绍这个文件，直接忽略就行。

2.Meta Cache

客户端元数据缓存。记录了table的region信息和habase:meta表位置信息，方便以后查询。

3.Block Cache

读缓存。作用是缓存从HDFS读取的数据，以便下次查询使用。

4.WAL

WAL(也称HLog)叫做预写入日志，记录了HBase中所有的数据变更，并以文件方式存储在HDFS。变更记录是以追加的形式添加到文件中，所以效率很高。

如果MemStore中的数据没有flush到磁盘，而Region Server出现了问题，就可以通过WAL恢复数据到磁盘。

5.MemStore

往Store中写数据时，数据会先存储在内存中的MemStore。数据排好序后，等到达flush(刷写)时机时，再flush到 StoreFile。

MemStore的数据写入磁盘的过程叫做flush，MemStore每次flush都会形成一个新的 StoreFile。

PS：

刷写最小的单位是region，只要发生flush，整个region都会flush。

6.HFile

HFile是HBase在HDFS中存储数据时使用的文件格式。它包含一个多层索引，允许HBase在不读取整个文件的情况下寻找数据。

总结：

第一部分中提到的主要组件，不仅要记住作用，还要认真思考它们之间是怎么配合的，有一个整体的把握。对于第二部分中提到的组件，需要记住它们的作用，看到要能想起来。

在本文中提到了flush以及region的拆分与合并等概念，我将在下一篇专门对这些架构相关原理进行更深入的介绍。

你学废了吗？

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