HBase学习笔记 （叁）- HBase进阶

什么导致hbase性能下降？

• jvm内存分配与gc回收策略
• 与hbase运行机制相关的部分配置不合理
• 表结构设计及用户使用方式不合理

Hbase概念

Hbase数据存储过程·

• Hbase写入时当memstore达到一定的大小会flush到磁盘保存成 HFile, 当hfile小文件太多会执行compact操作进行合并。（当一个hstore里只包含一个hfile时；查询效率才是最大化。因为hfile小文件过多会影响查询时长，合并后才可以提高查询效率。）
• 当region的大小达到某一阈值之后, 会执行split操作

compaction分两种：

• Minor compaction: 选取一些小的 、 相邻的storefile将他们合并成一个更大的storefile
• Major compaction: 将所有的storefile合并成一个storefile, 清理无意义数据、被删除的数据、ttl过期数据 、 版本号超过设定版本号的数据；资源消耗最大。
• Split: 当一个region达到一定的大小就会自动split成两个region

compact促发条件：

• Memstore被flush到磁盘,
• 用户执行shell命令compact, Major_compact 或者调用了相应的api
• Hbase后台线程周期性触发检查

Hbase优化策略

hbase优化

• 常见服务端配置优化
• 常用优化策略 (以实际需求为主)
• Hbase读/写性能优化

HBase优化策略一：服务端优化策略

• Jvm设置与gc设置
• hbase-site. xml 部分属性配置
  max.filesize默认10G；
  majorcompaction默认1天建议0,通过手动合并，因为需要用到很长时间；
  min默认3；
  
  cache.size在偏向读的业务当中可以适当调大一些。
  flush.size可以设置大一点；
  block.multiplier建议设置成5;如果太大会有内存溢出的危险。
  
  (hbase.hstore.blockingStoreFiles：默认为7，如果任何一个store(非.META.表里的store)的storefile的文件数大于该值，则在flush memstore前先进行split或者compact，同时把该region添加到flushQueue，延时刷新，这期间会阻塞写操作直到compact完成或者超过hbase.hstore.blockingWaitTime(默认90s)配置的时间，可以设置为30，避免memstore不及时flush。当regionserver运行日志中出现大量的“Region has too many store files; delaying flush up to 90000ms"时，说明这个值需要调整了)

HBase优化策略二：常用优化策略

HBase常优用化
-预先分区 -RowKey优化 -Column优化 -Schema优化

• 预先分区
  • 创建hbase表的时候会自动创建一个region分区（hbase默认建一个regionserver上建region；后期数据大会分为两个region）
  • 创建hbase表的时候预先创建一些空的regions(减少io操作；通过预先分区；解决数据倾斜问题；将频繁访问的数据放到多个region中；将不常访问的分区放到一个或几个region中)
• Rowkey优化
  • 利用hbase默认排序特点, 将一起访问的数据放到一起
  • 防止热点问题（大量的client集中访问一个节点）, 避免使用时序或者单调的递增递减等
• Column优化
  • 列族的名称和列的描述命名尽量简短（过长会占据内存空间）
  • 同一张表中columnfamily的数量不要超过 3 个
• Schema优化
  • 宽表: 一种 “列多行少” 的设计（事物性能好；hbase的事物建立在行的基础上的；行少插入的时候可以有很好的保障）
  • 高表: 一种 “列少行多” 的设计（查询性能好；查询的条件放入rowkey中我们可以缓存更多的行；元数据来讲开销大因为行多rowkey多）
    hbase主要在于不必苛刻设计于哪种；主要取决于业务。

HBase优化策略三：读写优化策略

• Hbase写优化策略
  • 同步批量提交or异步批量提交
  • WAL优化, 是否必须, 持久化等级

默认时同步提交数据的；异步提交是可能丢失一些数据的；在业允许的情况下可以开启。

WAL默认是开启的；一方面确保数据缓存丢失了也可以数据恢复；另一方面是为了集群间的异步复制；更关注写入的吞吐量的时候可以关闭WAL或者采用异步写入。

• Hbase读优化策略
  • 客户端: Scan缓存设置, 批量获取
  • 服务端: blockcache配置是否合理, Hfile是否过多
  • 表结构的设计问题

在设置scan检索的时候可以设置scan的cache；scan在检索的时候不会一次将数据加载到本地；而是多次rpc请求加载(防止影响其他业务或者数据量大造成内存溢出)；cache默认100条大小设置的大一点可以减少rpc的请求数据次数。

查询数据的时候blockcache如果不能命中；还要去Hfile里拉取数据。
Hfile不能过多；过多会导致查询缓慢；需要compact合并。

HBase协处理器简介

• HBase coprocessor
  • Hbase协处理器受bigtable协处理器的启发, 为用户提供类库和运行时环境, 使得代码能够在hbase regionserver和master上处理
  • 系统协处理器and表协处理器（coprocessor分为两类协处理器）
  • Observer and Endpoint（HBase 提供的coprocessor插件）
  • 系统协处理器: 全局加载到regionserver托管的所有表和region上（针对整个集群）
  • 表协处理器: 用户可以指定一张表使用协处理器（针对单张表）
  • 观察者 (Observer): 类似于关系数据库的触发器
  • 终端 (Endpoint): 动态的终端有点像存储过程
• Observer
  • Regionobserver: 提供客户端的数据操纵事件钩子: Get, Put,Delete, Scan等
  • Masterobserver: 提供DDL类型的操作钩子。如创建、删除修改数据表等
  • Walobserver: 提供wal相关操作钩子
• Observer应用场景
  • 安全性: 例如执行get或put操作前, 通过preget或preput方法检查, 是否允许该操作
  • 引用完整性约束: hbase并不支持关系型数据库中的引用完整性约束概念, 即通常所说的外键；我们可以使用协处理器增强这种约束
• Endpoint
  • endpoint是动态rpc插件的接口, 它的实现代码被安装在服务器端, 从而能够通过hbase Rpc唤醒
  • 调用接口, 它们的实现代码会被目标regionserver远程执行·
  • 典型的案例: 一个大table有几百个region, 需要计算某列的平均值或者总和

HBase实战：开发RegionObserver协处理器

◆实现一个endpoint类型的协处理器

• 待整理

◆实现一个regionobserver类型的协处理器

package com.kun.hbase;

import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

import org.apache.hadoop.hbase.Cell;
import org.apache.hadoop.hbase.CellUtil;
import org.apache.hadoop.hbase.CoprocessorEnvironment;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Delete;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Durability;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Get;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.BaseRegionObserver;
import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.ObserverContext;
import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.RegionCoprocessorEnvironment;
import org.apache.hadoop.hbase.regionserver.wal.WALEdit;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;



/**
 * Created by jixin on 18-2-25.
 */
public class RegionObserverTest extends BaseRegionObserver {

  private byte[] columnFamily = Bytes.toBytes("cf");
  private byte[] countCol = Bytes.toBytes("countCol");
  private byte[] unDeleteCol = Bytes.toBytes("unDeleteCol");
  private RegionCoprocessorEnvironment environment;

  //regionserver 打开region前执行
  @Override
  public void start(CoprocessorEnvironment e) throws IOException {
    environment = (RegionCoprocessorEnvironment) e;
  }

  //RegionServer关闭region前调用
  @Override
  public void stop(CoprocessorEnvironment e) throws IOException {

  }

  /**
   * 需求一
   * 1. cf:countCol 进行累加操作。 每次插入的时候都要与之前的值进行相加
   * 需要重载prePut方法
   */

  @Override
  public void prePut(ObserverContext<RegionCoprocessorEnvironment> e, Put put, WALEdit edit,
      Durability durability) throws IOException {
    if (put.has(columnFamily, countCol)) {//获取old countcol value
      Result rs = e.getEnvironment().getRegion().get(new Get(put.getRow()));
      int oldNum = 0;
      for (Cell cell : rs.rawCells()) {
        if (CellUtil.matchingColumn(cell, columnFamily, countCol)) {
          oldNum = Integer.valueOf(Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell)));
        }
      }

      //获取new countcol value
      List<Cell> cells = put.get(columnFamily, countCol);
      int newNum = 0;
      for (Cell cell : cells) {
        if (CellUtil.matchingColumn(cell, columnFamily, countCol)) {
          newNum = Integer.valueOf(Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell)));
        }
      }

      //sum AND update Put实例
      put.addColumn(columnFamily, countCol, Bytes.toBytes(String.valueOf(oldNum + newNum)));
    }
  }

  /**
   * 需求二
   * 2. 不能直接删除unDeleteCol    删除countCol的时候将unDeleteCol一同删除
   * 需要重载preDelete方法
   */
  @Override
  public void preDelete(ObserverContext<RegionCoprocessorEnvironment> e, Delete delete,
      WALEdit edit,
      Durability durability) throws IOException {
    //判断是否操作删除了cf列族
    List<Cell> cells = delete.getFamilyCellMap().get(columnFamily);
    if (cells == null || cells.size() == 0) {
      return;
    }

    boolean deleteFlag = false;
    for (Cell cell : cells) {
      byte[] qualifier = CellUtil.cloneQualifier(cell);

      if (Arrays.equals(qualifier, unDeleteCol)) {
        throw new IOException("can not delete unDel column");
      }

      if (Arrays.equals(qualifier, countCol)) {
        deleteFlag = true;
      }
    }

    if (deleteFlag) {
      delete.addColumn(columnFamily, unDeleteCol);
    }
  }

}

HBase实战：HBase协处理器加载

• 待整理

• 配置文件加载: 即通过hbase-site. Xml文件配置加载, 一般这样的协处理器是系统级别的.
  
  

• Shell加载: 可以通过alter命令来对表进行schema修改来加载协处理器

• shell加载；jar包|全类名|优先级（会自动分配）|协处理器相关参数
  
  首先对regionobserver进行编译 mvn clean install
  上传到hdfs集群中
  测试协处理器
  
  
  
  
  
  
  

• 通过api代码加载: 即通过api的方式来加载协处理器
  配置文件加载

Hbase卸载/更新协处理器

• 重复加载的第二个coprocessor实例不会发挥作用
• 要完成卸载/更新就需要重启JVM, 也就是重启regionserver