HBase之——协处理编程
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为什么引入协处理器？
HBase作为列数据库最经常被人诟病的特性包括：无法轻易建立“二级索引”，难以执行求和、计数、排序等操作。
比如，在旧版本(<0.92)的Hbase中，统计数据表的总行数，需要使用Counter方法，执行一次MapReduce Job才能得到。
虽然HBase在数据存储层中集成了MapReduce，能够有效用于数据表的分布式计算。然而在很多情况下，做一些简单的相加或者聚合计算的时候，如果直接将计算过程放置在server端，能够减少通讯开销，从而获得很好的性能提升。于是， HBase在0.92之后引入了协处理器(coprocessors)。
协处理器实现了一些激动人心的新特性：能够轻易建立二次索引、复杂过滤器(谓词下推)以及访问控制等。
灵感来源
HBase协处理器的灵感来自于Jeff Dean 09年的演讲。它根据该演讲实现了类似于bigtable的协处理器，包括以下特性:
1、每个表服务器的任意子表都可以运行代码。
2、客户端的高层调用接口 (客户端能够直接访问数据表的行地址，多行读写会自动分片成多个并行的RPC调用)。
3、提供一个非常灵活的、可用于建立分布式服务的数据模型。
4。能够自动化扩展、负载均衡、应用请求路由。
HBase的协处理器灵感来自 bigtable，但是实现细节不尽相同。 HBase建立了一个框架，它为用户提供类库和运行时环境，使得他们的代码能够在HBase region server和master上处理。
协处理器类型
协处理器分两种类型：
系统协处理器：可以全局导入region server上的所有数据表。
表协处理器：用户可以指定一张表使用协处理器。
协处理器插件
协处理器框架为了更好支持其行为的灵活性，提供了两个不同方面的插件。
一个是观察者（observer），类似于关系数据库的触发器。
另一个是终端（endpoint），动态的终端有点像存储过程。
Observer
观察者的设计意图是允许用户通过插入代码来重载协处理器框架的upcall方法，而具体的事件触发的callback方法由HBase的核心代码来执行。
协处理器框架处理所有的callback调用细节，协处理器自身只需要插入添加或者改变的功能。
以HBase0.92版本为例，它提供了三种观察者接口：
RegionObserver：提供客户端的数据操纵事件钩子： Get、 Put、 Delete、Scan等。
WALObserver：提供WAL相关操作钩子。
MasterObserver：提供DDL-类型的操作钩子。如创建、删除、修改数据表等。
RegionObserver工作原理，如图1所示。
EndPoint
终端是动态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。客户端类库提供了非常方便的方法来调用这些动态接口，它们可以在任意时候调用一个终端，它们的实现代码会被目标region远程执行，结果会返回到终端。用户可以结合使用这些强大的插件接口，为HBase添加全新的特性。
终端的使用如下面流程所示：
定义一个新的protocol接口，必须继承CoprocessorProtocol。
实现终端接口，该实现会被导入region环境执行。
继承抽象类BaseEndpointCoprocessor。
在客户端，终端可以被两个新的HBase Client API调用。
单个region：
HTableInterface.coprocessorProxy(Class protocol, byte[] row) HTableInterface.coprocessorExec(Class protocol, byte[] startKey, byte[] endKey, Batch.Call callable) 
官方给的示例程序大体流程：
对Endpoint进行设置的三个方法：
A. 启动全局aggregation，能过操纵所有的表上的数据。通过修改hbase-site.xml这个文件来实现，只需要添加如下代码：
hbase.coprocessor.user.region.classes
org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.RowCountEndpoint
(1)disable指定表。
hbase> disable 'mytable' hbase> alter 'mytable','coprocessor'=>'|org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.example.RowCountEndpoint ||'hbase> enable 'mytable'HTableDescriptor htd=new HTableDescriptor("testTable");
htd.setValue("CORPROCESSOR$1" ,
path.toString+"|"+RowCountEndpoint.class.getCanonicalName()+"|"+Coprocessor.Priority.USER);Demo1：
package Coprocessor;
import java.io.IOException;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnection;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnectionManager;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HTable;
import org.apache.hadoop.hbase.client.coprocessor.Batch;
import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.example.generated.ExampleProtos;
import org.apache.hadoop.hbase.ipc.BlockingRpcCallback;
import org.apache.hadoop.hbase.ipc.ServerRpcController;
import com.google.protobuf.ServiceException;
public class CoprocessorRowCounter
{
private String rootDir;
private String zkServer;
private String port;
private Configuration conf;
private HConnection hConn = null;
private CoprocessorRowCounter(String rootDir,String zkServer,String port) throws IOException{
this.rootDir = rootDir;
this.zkServer = zkServer;
this.port = port;
conf = HBaseConfiguration.create();
conf.set("hbase.rootdir", rootDir);
conf.set("hbase.zookeeper.quorum", zkServer);
conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", port);
hConn = HConnectionManager.createConnection(conf);
}
public static void main(String[] args) throws ServiceException, Throwable
{
String rootDir = "hdfs://hadoop1:8020/hbase";
String zkServer = "hadoop1";
String port = "2181";
CoprocessorRowCounter conn = new CoprocessorRowCounter(rootDir,zkServer,port);
//Configuration conf = HBaseConfiguration.create();
HTable table = new HTable(conn.conf, "students");
//发送请求
final ExampleProtos.CountRequest request = ExampleProtos.CountRequest.getDefaultInstance();
//回调函数 call方法
Map results = table.coprocessorService(ExampleProtos.RowCountService.class,
null, null,
new Batch.Call()
{
public Long call(ExampleProtos.RowCountService counter) throws IOException
{
ServerRpcController controller = new ServerRpcController();
BlockingRpcCallback rpcCallback =
new BlockingRpcCallback();
//实现在server端
counter.getRowCount(controller, request, rpcCallback);
ExampleProtos.CountResponse response = rpcCallback.get();
if (controller.failedOnException()) {
throw controller.getFailedOn();
}
//返回
return (response != null && response.hasCount()) ? response.getCount() : 0;
}
});
int sum = 0;
int count = 0;
/* Iterator iter = results.values().iterator();
Long val = iter.next();*/
for (Long l : results.values()) {
sum += l;
count++;
}
System.out.println("row count = " + sum);
System.out.println("region count = " + count);
}
} row count = 4
region count = 1注意：
- 协处理器配置的加载顺序：先加载配置文件中定义的协处理器，后加载表描述符中的协处理器。
COPROCESSOR$中的number定义了加载的顺序。- 协处理器配置格式
移除协处理器
Demo2：
package Coprocessor;
import java.io.IOException;
import java.util.List;
import org.apache.hadoop.hbase.Cell;
import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Get;
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.util.Bytes;
public class RegionObserver extends BaseRegionObserver{
private static byte[] fixed_rowkey = Bytes.toBytes("Ivy");
//preGetOp代替preGet
/*public void preGetOp(ObserverContext e,
Get get, List results) throws IOException {
if (Bytes.equals(get.getRow(), fixed_rowkey)) {
//行键 列族 列
Cell cell = new KeyValue(get.getRow(), Bytes.toBytes("time"),
Bytes.toBytes("time"));
results.add(cell);
}
}*/
@Override
public void preGet(ObserverContext c,
Get get, List result) throws IOException {
if (Bytes.equals(get.getRow(), fixed_rowkey))
{
//行键 列族 列
KeyValue kv = new KeyValue(get.getRow(), Bytes.toBytes("time"),
Bytes.toBytes("time"),Bytes.toBytes(System.currentTimeMillis()));
result.add(kv);
}
}
} | hadoop dfs -put /home/coprocessor.jar /disable 'students'
alter 'students','coprocessor'=>'hdfs://nameservice1/coprocessor.jar|Coprocessor.RegionObserver||'
enable 'students'测试代码
package HbaseAPI;
import java.io.IOException;
import java.util.List;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.HColumnDescriptor;
import org.apache.hadoop.hbase.HTableDescriptor;
import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue;
import org.apache.hadoop.hbase.MasterNotRunningException;
import org.apache.hadoop.hbase.ZooKeeperConnectionException;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Get;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HBaseAdmin;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnection;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnectionManager;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HTableInterface;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.io.compress.Compression.Algorithm;
import org.apache.hadoop.hbase.io.encoding.DataBlockEncoding;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class HBaseConnection {
private String rootDir;
private String zkServer;
private String port;
private Configuration conf;
private HConnection hConn = null;
private HBaseConnection(String rootDir,String zkServer,String port) throws IOException{
this.rootDir = rootDir;
this.zkServer = zkServer;
this.port = port;
conf = HBaseConfiguration.create();
conf.set("hbase.rootdir", rootDir);
conf.set("hbase.zookeeper.quorum", zkServer);
conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", port);
hConn = HConnectionManager.createConnection(conf);
}
//获取数据
public Result getData(String tableName,String rowkey) throws IOException{
HTableInterface table = hConn.getTable(tableName);
//用来获取单个行的相关信息
Get get = new Get(Bytes.toBytes(rowkey));
return table.get(get);
}
public void format(Result result){
//行键
String rowkey = Bytes.toString(result.getRow());
//Return an cells of a Result as an array of KeyValues
KeyValue[] kvs = result.raw();
for (KeyValue kv : kvs) {
//列族名
String family = Bytes.toString(kv.getFamily());
//列名
String qualifier = Bytes.toString(kv.getQualifier());
//String value = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes(family), Bytes.toBytes(qualifier)));
String value = Bytes.toString(kv.getValue());
System.out.println("rowkey->"+rowkey+", family->"
+family+", qualifier->"+qualifier);
System.out.println("value->"+value);
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
String rootDir = "hdfs://hadoop1:8020/hbase";
String zkServer = "hadoop1";
String port = "2181";
//初始化
HBaseConnection conn = new HBaseConnection(rootDir,zkServer,port);
//输出结果
Result result = conn.getData("students", "Ivy");
conn.format(result);
result = conn.getData("students", "Tom");
conn.format(result);
}
}