Hbase的读写流程深度解析

Hbase的读写流程深度解析

当我们在对HBase的读写操作时，都需要提前知道我们需要操作的region的所在位置，即是存在于哪个HRegionServer上，因此在HBase中存在一张表元数据表.meta表（属于Hbase的内置表）专门存储了表的元数据信息，以及region位于哪个regionserver上。
.meta表的结构类似于下图：

.meta表的RowKey由三部分组成：TableName（表名）、StartKey（起始键）、TimeStamp(时间戳)，rowkey存储的内容又称为region的Name（扩展：用来存放Region的文件夹的名字为RegionName的hash值，因为某些RegionName包含某些非法字符，而RegionName为什么会包含非法字符是因为startkey是允许包含任何值的）。将组成rowkey的三个部分用逗号隔开组成了整个完整的rowkey。TimeStamp使用十进制的数字字符串来表示。
.meta表的info为表中最主要的列簇，含有三个column：regioninfo、server、serverstartcode。regioninfo存储的是region的详细信息，包括startkey、endkey、以及每个family信息。server存储的是管理这个region的regionserver地址。

由于.meta存储的是region的信息，如果当hbase中表的数据非常大会被分成很多个region，那么此时在.meta中所占的空间也会变大，而.meta本身也是一张表，在存储数据非常大的情况下，也会被分割成多个region存储于不同的regionserver上，此时要是想把.meta表的region位置信息存储在zookeeper集群中就不太现实，.meta表region的位置信息是会发生变化的。因此，此时我们可以通过另外一张表来存储.meta表的元数据信息，即-ROOT-(根数据表)，hbase认为这张表不会太大，因此-ROOT-只会有一个region，这个region的信息存在于hbase中，而管理-ROOT-表的位置信息（regionserver地址）存储在Zookeeper中。
ROOT表结构类似和.meta表一样，具体如下所示

所以综上所述要想对HBase进行读写首先去访问Zookeeper集群，获得ROOT表的所在regionserver地址信息。

具体读写操作如下所示

写操作

1. Client访问Zookeeper集群，查询ROOT表region所在的regionserver地址信息，比如rs1；
2. client连接rs1，访问ROOT表，根据写入信息查询.meta表的region位于哪些regionserver上，将得到的结果返回给client；
3. client去连接相应的rs，访问.meta表，根据写入的namespace、表名和rowkey找到对应的region信息；
4. client连接最终的rs，为了持久化和恢复，将数据先写到Hlog（write ahead log）中;
5. 在将数据写入到memstore中，当memstore达到预设阈值后，就会创建一个新的memstore，而老的memstore就会加入flush队列，由单独的线程flush到磁盘上，形成一个storefile；
6. 与此同时，系统会在Zookeeper记录一个checkpoint，表示这个时刻之前的数据变更已经持久化了，当系统出现意外可能导致memstore中的数据丢失，就可以通过hlog来恢复checkpoint之后的数据；
7. 每次flush就会形成一个storefile文件，而storefile文件是只读的，一旦创建之后就不可修改，因此hbase的更新就是不断追加的操作；
8. 随着storefile的数量不断增多，当达到设定阈值后就会触发compact合并操作，将多个storefile合并成一个大的storefile，同时进行版本合并和数据删除；
9. 当store中的单个storefile文件的大小超过阈值的时候，触发split操作，regionserver把当前的region split成2个新的region；
10. 父region就会下线，新split出的2个region就会被hmaster分配到两个regionserver上，实现负载均衡，使得原先一个region的压力分流到两个region上。

读操作

1. client访问Zookeeper中，找到ROOT表的Region所在的RegionServer信息；
2. client连接RegionServer访问ROOT表查询.meta表的region位置信息；
3. 再去连接.meta表的region所在的regionserver然后访问meta表，找到目标数据在哪个region上，及region所在的regionserver位置信息；
4. 然后去访问目标数据所在的regionserver中的region,先在memstore中查询数据，memstore中不存在则在BlockCache中读数据，BlockCache中还是不存在的话就最后在storefile中读数据，并且将读取到的数据先写入到BlockCache中，然后再返回给客户端。

参考链接：
https://blog.csdn.net/ldds_520/article/details/51674315
https://blog.csdn.net/u011833033/article/details/79773421