HBase 数据模型和架构

一 数据模型

逻辑上,HBase 的数据模型同关系型数据库很类似,数据存储在一张表中,有行有列。但从 HBase 的底层物理存储结构(K-V)来看,HBase 更像是一个 multi-dimensional map。

1)NameSpace
命名空间,类似于关系型数据库的DatabBase概念,每个命名空间下有多个表。HBase有两个自带的命名空间,分别是hbase和default,hbase中存放的是HBase内置的表,default表是用户默认使用的命名空间。
2)Region
类似于关系型数据库的表概念。不同的是,HBase定义表时只需要声明列族即可,不需要声明具体的列。这意味着,往HBase写入数据时,字段可以动态、按需指定。因此,和关系型数据库相比,HBase能够轻松应对字段变更的场景。
3)Row
HBase表中的每行数据都由一个RowKey和多个Column(列)组成,数据是按照RowKey的字典顺序存储的,并且查询数据时只能根据RowKey进行检索,所以RowKey的设计十分重要。
4)Column
HBase中的每个列都由ColumnFamily(列族)和ColumnQualifier(列限定符)进行限定,例如info:name,info:age。建表时,只需指明列族,而列限定符无需预先定义。
5)TimeStamp
用于标识数据的不同版本(version),每条数据写入时,如果不指定时间戳,系统会自动为其加上该字段,其值为写入HBase的时间。
6)Cell
由{rowkey,columnFamily:columnQualifier,timeStamp}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。

二 基本架构

1)RegionServer
RegionServer为Region的管理者,其实现类为HRegionServer,主要作用如下:
对于数据的操作:get,put,delete;
对于Region的操作:splitRegion、compactRegion。
2)Master
Master是所有RegionServer的管理者,其实现类为HMaster,主要作用如下:
对于表的操作:create,delete,alter
对于RegionServer的操作:分配regions到每个RegionServer,监控每个RegionServer的状态,负载均衡和故障转移。
3)Zookeeper
HBase通过Zookeeper来做Master的高可用、RegionServer的监控、元数据的入口以及集群配置的维护等工作。
4)HDFS
HDFS为HBase提供最终的底层数据存储服务,同时为HBase提供高可用的支持。

三 详细架构

1)StoreFile
保存实际数据的物理文件,StoreFile以HFile的形式存储在HDFS上。每个Store会有一个或多个StoreFile(HFile),数据在每个StoreFile中都是有序的。
2)MemStore
写缓存,由于HFile中的数据要求是有序的,所以数据是先存储在MemStore中,排好序后,等到达刷写时机才会刷写到HFile,每次刷写都会形成一个新的HFile。
3)WAL
由于数据要经MemStore排序后才能刷写到HFile,但把数据保存在内存中会有很高的概率导致数据丢失,为了解决这个问题,数据会先写在一个叫做Write-Aheadlogfile的文件中,然后再写入MemStore中。所以在系统出现故障的时候,数据可以通过这个日志文件重建。

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