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HBase学习总结(4):HBase的工作原理

一、切分和分配大表 HBase中的表是由行和列组成的。HBase中的表可能达到数十亿行和数百万列。每个表的大小可能达到TB级,有时甚至PB级。这些表会切分成小一点儿的数据单位,然后分配到多台服务器上。这些小一点儿的数据单位叫region。托管region的服务器叫RegionServer。一张表由多个小一点的region组成,如图1所示。 图1 多个小一点的region组成一张表 RegionServer和HDFS DataNode典型情况下并列配置在同一物理硬件上,如图2所示。RegionServer本质上是HDFS客户端,在上面存储/访问数据。主(master)进程分配region给RegionServer,每个RegionServer一般托管多个region。 图2 RegionServer和DataNode典型情况下并列配置在同一台主机上 考虑到基础数据存储在HDFS上,所有客户端都可以在一个命名空间下访问。所有RegionServer都可以访问文件系统里同一个文件,因此RegionServer可以托管任何region,如图3所示。通过DataNode和RegionServer并列配置,理论上RegionServer可以把本地DataNode作为主要DataNode进行读写操作。 图3 RegionServer托管region的示意图 单个region大小由hbase-site.xml文件里的配置参数HBase.hregion.max.filesize决定,当一个region大小变得大于该值时,它会切分成两个region。 二、如何找到region 当一个region分配给RegionServer时,客户端应用如何知道它的位置? HBase中有两个特殊的表,-ROOT-和.META.,用来查找各种表的region位置在哪里。-ROOT-和.META.也会切分成region,其中,-ROOT-永远不会切分超过一个region,.META.和其他表一样可以按需切分成许多region。 当客户端应用要访问某行时,它先找-ROOT-表,查找什么地方可以找到负责某行的region。-ROOT-指向.META.表的region去寻找答案。.META.表由入口地址组成,客户端应用使用这个入口地址判断哪一个RegionServer托管待查找的region。这个查找过程就像是一个3层分布式B+树(如图4所示),-ROOT-表是B+树的-ROOT-节点,.META. region是-ROOT-节点的叶子,用户表的region是.META. region的叶子。 图4 -ROOT-、.META.和用户表的B+树视图 在图4中,-ROOT-表只包含了一个region,托管在RegionServer RS1上;.META.表包含了3个region,托管在RS1、RS2和RS3上面;用户表T1和T2分别包含3个和4个region,分别在RS1、RS2和RS3上面。 图5 HBase中的表分布在各个RegionServer上 如图5所示,RegionServer 1(RS1)托管用户表T1的region R1和.META.表的region M2;RegionServer 2(RS2)托管用户表的region R2、R3和.META.表的region M1;RegionServer 3(RS3)只托管了-ROOT-。 三、如何找到-ROOT-表 一个叫做ZooKeeper的系统提供了HBase系统的入口点。ZooKeeper是一种集中服务,用来维护配置信息、命名服务、提供分布式同步和提供分组服务等。这是一种高可用的、可靠的分布式配置服务。 客户端与HBase系统的交互分几个步骤,ZooKeeper是入口点。整个交互过程如图6所示。 图6 客户端与HBase系统的交互过程 从图6可以看出,交互步骤为: 第一步:客户端询问ZooKeeper,-ROOT-在哪里? 第二步:ZooKeeper回复客户端,-ROOT-在RegionServer RS1上面。 第三步:客户端询问在RS1上的-ROOT-表,哪一个.META. region可以找到表T1里的行00007? 第四步:RS1上的-ROOT-表回复客户端,在RegionServer RS3上的.META. region M2可以找到。 第五步:客户端询问RS3上的.META. region M2,在哪一个region上可以找到表T1里的行00007以及哪一个RegionServer为它提供服务? 第六步:RS3上的.META. region M2回复客户端,数据在RegionServer RS3上面的region T1R3上。 第七步:客户端发消息给RS3上面的region T1R3,要求读取行00007。 第八步:RS3上面的region T1R3将数据返回给客户端。 本人微信公众号:zhouzxi,请扫描以下二维码:

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