• 非关系型数据库知识面扩展

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Hbase

• Hadoop Database，是一个高可靠性、高性能、面向列、可伸缩、实时读写的分布式数据库

• 利用Hadoop HDFS作为其文件存储系统,利用Hadoop MapReduce来处理HBase中的海量数据,利用Zookeeper作为其分布式协同服务

• 主要用来存储非结构化和半结构化的松散数据（列存 NoSQL 数据库）

HBase 数据模型

ROW KEY

• 决定一行数据
• 按照字典顺序排序的。
• Row key只能存储64k的字节数据

Column Family列族 & qualifier列

• HBase表中的每个列都归属于某个列族，列族必须作为表模式(schema)定义的一部分预先给出。如 create ‘test’,‘course’；
• 列名以列族作为前缀，每个“列族”都可以有多个列成员(column)；如course:math, course:english,
  新的列族成员（列）可以随后按需、动态加入；
• 权限控制、存储以及调优都是在列族层面进行的；
• HBase把同一列族里面的数据存储在同一目录下，由几个文件保存。

Timestamp时间戳

• 在HBase每个cell存储单元对同一份数据有多个版本，根据唯一的时间戳来区分每个版本之间的差异，不同版本的数据按照时间倒序排序，最新的数据版本排在最前面。

• 时间戳的类型是 64位整型。

• 时间戳可以由HBase(在数据写入时自动)赋值，此时时间戳是精确到毫秒的当前系统时间。

• 时间戳也可以由客户显式赋值，如果应用程序要避免数据版本冲突，就必须自己生成具有唯一性的时间戳。

Cell单元格

• 由行和列的坐标交叉决定；
• 单元格是有版本的；
• 单元格的内容是未解析的字节数组；
• 由{row key， column( = +)， version} 唯一确定的单元。
• cell中的数据是没有类型的，全部是字节码形式存贮。

HLog(WAL log)

• HLog文件就是一个普通的Hadoop Sequence File，Sequence File
  的Key是HLogKey对象，HLogKey中记录了写入数据的归属信息，除了table和region名字外，同时还包括 sequence
  number和timestamp，timestamp是” 写入时间”，
• sequence number的起始值为0，或者是最近一次存入文件系统中sequence number。
• HLog SequeceFile的Value是HBase的KeyValue对象，即对应HFile中的KeyValue

HBase 架构图

Client

• 包含访问HBase的接口并维护cache来加快对HBase的访问

Zookeeper

• 保证任何时候，集群中只有一个master
• 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Master
• 存储HBase的schema和table元数据

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的增删改操作

RegionServer

• Region server维护region，处理对这些region的IO请求
• Region server负责切分在运行过程中变得过大的region

Region

• HBase自动把表水平划分成多个区域(region)，每个region会保存一个表里面某段连续的数据
• 每个表一开始只有一个region，随着数据不断插入表，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（裂变）
• 当table中的行不断增多，就会有越来越多的region。这样一张完整的表被保存在多个Regionserver 上。

Memstore 与 storefile

• 一个region由多个store组成，一个store对应一个CF（列族)

• store包括位于内存中的memstore和位于磁盘的storefile写操作先写入memstore，当memstore中的数据达到某个阈值，hregionserver会启动flashcache进程写入storefile，每次写入形成单独的一个storefile

• 当storefile文件的数量增长到一定阈值后，系统会进行合并（minor、major compaction），在合并过程中会进行版本合并和删除工作（majar），形成更大的storefile

• 当一个region所有storefile的大小和数量超过一定阈值后，会把当前的region分割为两个，并由hmaster分配到相应的regionserver服务器，实现负载均衡
  客户端检索数据，先在memstore找，找不到再找storefile

Hbase架构图

• HRegion是HBase中分布式存储和负载均衡的最小单元。最小单元就表示不同的HRegion可以分布在不同的 HRegion
  server上。
• HRegion由一个或者多个Store组成，每个store保存一个columns family。
• 每个Strore又由一个memStore和0至多个StoreFile组成。如图：StoreFile以HFile格式保存在HDFS上。