客戶(hù)端并不依賴(lài)Master，而是通過(guò)Zookeeper來(lái)獲得Region位置信息，大多數(shù)客戶(hù)端甚至從來(lái)不和Master通信，這種設(shè)計(jì)方式使得Master負(fù)載很小
2、Region
開(kāi)始只有一個(gè)Region，后來(lái)不斷分裂
Region拆分操作非常快，接近瞬間，因?yàn)椴鸱种蟮?/span>Region讀取的仍然是原存儲(chǔ)文件，直到“合并”過(guò)程把存儲(chǔ)文件異步地寫(xiě)到獨(dú)立的文件之后，才會(huì)讀取新文件
同一個(gè)Region不會(huì)被分拆到多個(gè)Region服務(wù)器
每個(gè)Region服務(wù)器存儲(chǔ)10-1000個(gè)Region
元數(shù)據(jù)表，又名.META.表，存儲(chǔ)了Region和Region服務(wù)器的映射關(guān)系
當(dāng)HBase表很大時(shí)， .META.表也會(huì)被分裂成多個(gè)Region
根數(shù)據(jù)表，又名-ROOT-表，記錄所有元數(shù)據(jù)的具體位置
-ROOT-表只有唯一一個(gè)Region，名字是在程序中被寫(xiě)死的
Zookeeper文件記錄了-ROOT-表的位置
客戶(hù)端訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)的“三級(jí)尋址”
為了加速尋址，客戶(hù)端會(huì)緩存位置信息，同時(shí)，需要解決緩存失效問(wèn)題
尋址過(guò)程客戶(hù)端只需要詢(xún)問(wèn)Zookeeper服務(wù)器，不需要連接Master服務(wù)器
3、HBase的三層結(jié)構(gòu)中各層次的名稱(chēng)和作用
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層次 |
名稱(chēng) |
作用 |
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第一層 |
Zookeper文件 |
記錄了-ROOT-表的位置信息 |
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第二層 |
-ROOT-表 |
記錄了.META.表的Region位置信息
-ROOT-表只能有一個(gè)Region。通過(guò)-ROOT-表，就可以訪問(wèn).META.表中的數(shù)據(jù) |
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第三層 |
.META.表 |
記錄了用戶(hù)數(shù)據(jù)表的Region位置信息，.META.表可以有多個(gè)Region，保存了HBase中所有用戶(hù)數(shù)據(jù)表的Region位置信息 |
四、HBase運(yùn)行機(jī)制
1、HBase系統(tǒng)架構(gòu)
(1、客戶(hù)端包含訪問(wèn)HBase的接口，同時(shí)在緩存中維護(hù)著已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的Region位置信息，用來(lái)加快后續(xù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)過(guò)程
(2、Zookeeper可以幫助選舉出一個(gè)Master作為集群的總管，并保證在任何時(shí)刻總有唯一一個(gè)Master在運(yùn)行，這就避免了Master的“單點(diǎn)失效”問(wèn)題
（Zookeeper是一個(gè)很好的集群管理工具，被大量用于分布式計(jì)算，提供配置維護(hù)、域名服務(wù)、分布式同步、組服務(wù)等。）
(3. Master
主服務(wù)器Master主要負(fù)責(zé)表和Region的管理工作：
管理用戶(hù)對(duì)表的增加、刪除、修改、查詢(xún)等操作
實(shí)現(xiàn)不同Region服務(wù)器之間的負(fù)載均衡
在Region分裂或合并后，負(fù)責(zé)重新調(diào)整Region的分布
對(duì)發(fā)生故障失效的Region服務(wù)器上的Region進(jìn)行遷移
(4. Region服務(wù)器
Region服務(wù)器是HBase中最核心的模塊，負(fù)責(zé)維護(hù)分配給自己的Region，并響應(yīng)用戶(hù)的讀寫(xiě)請(qǐng)求
2、Region
(1、用戶(hù)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)過(guò)程
用戶(hù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，被分配到相應(yīng)Region服務(wù)器去執(zhí)行
用戶(hù)數(shù)據(jù)首先被寫(xiě)入到MemStore和Hlog中
只有當(dāng)操作寫(xiě)入Hlog之后，commit()調(diào)用才會(huì)將其返回給客戶(hù)端
當(dāng)用戶(hù)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，Region服務(wù)器會(huì)首先訪問(wèn)MemStore緩存，如果找不到，再去磁盤(pán)上面的StoreFile中尋找
(2、緩存的刷新
系統(tǒng)會(huì)周期性地把MemStore緩存里的內(nèi)容刷寫(xiě)到磁盤(pán)的StoreFile文件中，清空緩存，并在Hlog里面寫(xiě)入一個(gè)標(biāo)記、
每次刷寫(xiě)都生成一個(gè)新的StoreFile文件，因此，每個(gè)Store包含多個(gè)StoreFile文件
每個(gè)Region服務(wù)器都有一個(gè)自己的HLog文件，每次啟動(dòng)都檢查該文件，確認(rèn)最近一次執(zhí)行緩存刷新操作之后是否發(fā)生新的寫(xiě)入操作；如果發(fā)現(xiàn)更新，則先寫(xiě)入MemStore，再刷寫(xiě)到StoreFile，最后刪除舊的Hlog文件，開(kāi)始為用戶(hù)提供服務(wù)
(3、StroreFile的合并
每次刷寫(xiě)都生成一個(gè)新的StoreFile，數(shù)量太多，影響查找速度
調(diào)用Store.compact()把多個(gè)合并成一個(gè)
合并操作比較耗費(fèi)資源，只有數(shù)量達(dá)到一個(gè)閾值才啟動(dòng)合并
3、Store工作原理
Store是Region服務(wù)器的核心
多個(gè)StoreFile合并成一個(gè)
觸發(fā)分裂操作，1個(gè)父Region被分裂成兩個(gè)子Region
單個(gè)StoreFile過(guò)大時(shí)，又4、HLog工作原理
分布式環(huán)境必須要考慮系統(tǒng)出錯(cuò)。HBase采用HLog保證系統(tǒng)恢復(fù)
HBase系統(tǒng)為每個(gè)Region服務(wù)器配置了一個(gè)HLog文件，它是一種預(yù)寫(xiě)式日志（WriteAhead Log）
用戶(hù)更新數(shù)據(jù)必須首先寫(xiě)入日志后，才能寫(xiě)入MemStore緩存，并且，直到MemStore緩存內(nèi)容對(duì)應(yīng)的日志已經(jīng)寫(xiě)入磁盤(pán)，該緩存內(nèi)容才能被刷寫(xiě)到磁盤(pán)
Zookeeper會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)Region服務(wù)器的狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)Region服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，Zookeeper會(huì)通知Master
Master首先會(huì)處理該故障Region服務(wù)器上面遺留的HLog文件，這個(gè)遺留的HLog文件中包含了來(lái)自多個(gè)Region對(duì)象的日志記錄
系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每條日志記錄所屬的Region對(duì)象對(duì)HLog數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，分別放到相應(yīng)Region對(duì)象的目錄下，然后，再將失效的Region重新分配到可用的Region服務(wù)器中，并把與該Region對(duì)象相關(guān)的HLog日志記錄也發(fā)送給相應(yīng)的Region服務(wù)器
Region服務(wù)器領(lǐng)取到分配給自己的Region對(duì)象以及與之相關(guān)的HLog日志記錄以后，會(huì)重新做一遍日志記錄中的各種操作，把日志記錄中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到MemStore緩存中，然后，刷新到磁盤(pán)的StoreFile文件中，完成數(shù)據(jù)恢復(fù)
共用日志優(yōu)點(diǎn)：提高對(duì)表的寫(xiě)操作性能；缺點(diǎn)：恢復(fù)時(shí)需要分拆日志
五、HBase性能
1、
行鍵（RowKey）
行鍵是按照字典序存儲(chǔ)，因此，設(shè)計(jì)行鍵時(shí)，要充分利用這個(gè)排序特點(diǎn)，將經(jīng)常一起讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一塊，將最近可能會(huì)被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)放在一塊。
舉個(gè)例子：如果最近寫(xiě)入HBase表中的數(shù)據(jù)是最可能被訪問(wèn)的，可以考慮將時(shí)間戳作為行鍵的一部分，由于是字典序排序，所以可以使用Long.MAX_VALUE- timestamp作為行鍵，這樣能保證新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)在讀取時(shí)可以被快速命中。
InMemory：創(chuàng)建表的時(shí)候，可以通過(guò)HColumnDescriptor.setInMemory(true)將表放到Region服務(wù)器的緩存中，保證在讀取的時(shí)候被cache命中。
Max Version：創(chuàng)建表的時(shí)候，可以通過(guò)HColumnDescriptor.setMaxVersions(int maxVersions)設(shè)置表中數(shù)據(jù)的最大版本，如果只需要保存最新版本的數(shù)據(jù)，那么可以設(shè)置setMaxVersions(1)。
Time To Live創(chuàng)建表的時(shí)候，可以通過(guò)HColumnDescriptor.setTimeToLive(inttimeToLive)設(shè)置表中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)生命期，過(guò)期數(shù)據(jù)將自動(dòng)被刪除，例如如果只需要存儲(chǔ)最近兩天的數(shù)據(jù)，那么可以設(shè)置setTimeToLive(2* 24 * 60 * 60)。
2、HBaseMaster默認(rèn)基于Web的UI服務(wù)端口為60010，HBase region服務(wù)器默認(rèn)基于Web的UI服務(wù)端口為60030.如果master運(yùn)行在名為master.foo.com的主機(jī)中，mater的主頁(yè)地址就是http://master.foo.com:60010，用戶(hù)可以通過(guò)Web瀏覽器輸入這個(gè)地址查看該頁(yè)面
可以查看HBase集群的當(dāng)前狀態(tài)
3、
NoSQL區(qū)別于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的一點(diǎn)就是NoSQL不使用SQL作為查詢(xún)語(yǔ)言，至于為何在NoSQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)HBase上提供SQL接口
易使用，減少編碼
4、HBase只有一個(gè)針對(duì)行健的索引
訪問(wèn)HBase表中的行，只有三種方式：
通過(guò)單個(gè)行健訪問(wèn)
通過(guò)一個(gè)行健的區(qū)間來(lái)訪問(wèn)
全表掃描
總結(jié)：
1、HBase數(shù)據(jù)庫(kù)是BigTable的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)，和BigTable一樣，支持大規(guī)模海量數(shù)據(jù)，分布式并發(fā)數(shù)據(jù)處理效率極高，易于擴(kuò)展且支持動(dòng)態(tài)伸縮，適用于廉價(jià)設(shè)備
2、HBase可以支持NativeJava API、HBaseShell、ThriftGateway、Hive等多種訪問(wèn)接口，可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合選擇相應(yīng)訪問(wèn)方式
3、HBase實(shí)際上就是一個(gè)稀疏、多維、持久化存儲(chǔ)的映射表，它采用行鍵、列鍵和時(shí)間戳進(jìn)行索引，每個(gè)值都是未經(jīng)解釋的字符串。
4、HBase采用分區(qū)存儲(chǔ)，一個(gè)大的表會(huì)被分拆許多個(gè)Region，這些Region會(huì)被分發(fā)到不同的服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)
5、HBase的系統(tǒng)架構(gòu)包括客戶(hù)端、Zookeeper服務(wù)器、Master主服務(wù)器、Region服務(wù)器。客戶(hù)端包含訪問(wèn)HBase的接口；Zookeeper服務(wù)器負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定可靠的協(xié)同服務(wù)；Master主服務(wù)器主要負(fù)責(zé)表和Region的管理工作；Region服務(wù)器負(fù)責(zé)維護(hù)分配給自己的Region，并響應(yīng)用戶(hù)的讀寫(xiě)請(qǐng)求